医学专家对人体的研究表明，人体是由多种元素组成的，其中碳、氢、氧、氮、钾、钠、钙、镁、硫、磷、氯11种元素占人体总重量的99.95%，称人体中的宏量（常量）元素。仅占0.05%的其他元素，称为人体中的微量元素。各种元素在人体内的丰度曲线与在地壳中的丰度曲线基本一致。
1979年世界卫生组织公布了14种人体必需的微量元素为：铁（Fe）、锌（Zn）、铜（Cu）、铬（Cr）、锰（Mn）、钴（Co）、氟（F）、碘（I）、硒（Se）、钒（V）、镍（Ni）、钼（Mo）、锶（Sr）和锡（Sn）。近年来人们又发现和证实了锂（Li）、硅（Si）、溴（Br）、硼（B）、等对人体健康有益。而对人体健康明显有害的，主要是一些毒性很强的元素，如铍（Be）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、砷（As）、铊（Te）、锑（Sb）和碲（Te）等。
微量元素虽然只占人体总重量的0.05%左右，但它的营养作用与对人类的新陈代谢均有重大意义。关于微量元素与人体健康的关系，美国著名的医学科学家H.A.施罗德博士（1965）曾作过这样精辟的论述：“对于生命，微量元素比维生素更为重要，因为它们不能像维生素那样可以合成，但是，它们必然以一狭窄的浓度范畴存在于环境之中……”
生物微量元素在体内有着定量的生理剂量范围，在摄入量不足时，出现缺乏症状；而摄入量过多时，又出现中毒症状。它有一个最适宜的安全摄入量，不同的元素有不同的适宜范围。因此，饮用天然矿泉水国家标准中除规定了9项界限指标为矿泉水的特征性指标外，又规定了18项限量指标。即使是对人体有益的微量元素也不能超过允许含量，过量也有害健康，甚至中毒。随着生命科学研究的深入，人们对微量元素在生命中的价值的认识也越来越深入。微量元素的生理功能包括以下几个方面：
（1）微量元素是在酶系统中起着特异的活化作用中心：有些微量元素是机体内多种酶的重要成分。酶是大的极为复杂的蛋白质结构，它能加速生物化学的反应。在已知的酶中，大多数都含有一个或几个金属原子，当酶分子中失去了微量金属时，酶的活力就丧失或下降。重新得到这些微量金属，酶的活力就又恢复正常。
（2）微量元素帮助机体的激素发挥效用，也就是参与激素作用：激素是人体的内分泌腺分泌物进入血流中的化学物质。激素能调节人体重要的生理功能。因为激素只需要与细胞表面或细胞内部的几个关键位置相互作用，而微量元素正是能够促使激素发挥这样的效力。例如碘在甲状腺素中就起这样的作用。
（3）把普通元素运送到全身：微量元素铁是红细胞血红蛋白的重要成分，血红蛋白把氧带到组织细胞中，如缺铁就不能合成血红蛋白，氧就无法输送，组织细胞就不能进行正常代谢。
（4）平衡人体生理功能：微量元素在体液内能调节渗透压、离子平衡和酸碱并以维持人体正常的生理功能。
（5）遗传作用：微量元素与核酸的功能有关。核酸是遗传信息的携带者，而核酸中带有相当多的微量元素（铬、铁、锌、铜、锰、镍等），从动物实验表明，这些元素能影响核酸的代谢，所以微量元素可能在遗传中起着某种作用。
（6）参与维生素的结构：某些微量元素是维生素的活性组成部分，例如维生素B12中的钴，没有钴就不能合成维生素B12。
此外，也要指出，对于微量元素在人体中的作用和意义也不能孤立地只注意某一元素的特异性质，还必须注意到各种微量元素之间的相互作用和它们之间错综复杂的关系。对于各种元素在体内的相互作用，目前认识比较清楚的是拮抗作用和协同作用。
元素在体内的拮抗作用，主要表现为影响吸收和置换取代。如镉有很强的毒性，锌和镉有拮抗作用。动物实验证实，动物体内若摄入一定量的镉时，即可引起高血压，但如果有锌存在时，则可拮抗镉的毒性作用，并阻碍高血压的形成。另外，硒和汞、砷、镉等元素也呈拮抗作用，硒可以显著地抑制和减弱汞化物的毒性，抵消或预防砷和镉的毒性，包括由镉引起的高血压症。铜和锌、镉亦显示拮抗作用。动物实验表明，食物中含有大量锌时，动物吸收铜的能力显著下降，而镉的存在可干扰铜在肠道内的吸收。拮抗作用的另一表现是置换取代，如砷取代磷，钨取代铜，汞置换锌，汞和镉取代铜，银和金取代铜等等。显然，非必需或有害的微量元素置换或取代人体必需的微量元素时，势必会对人体代谢产生不良影响，危害健康，甚至引起病变。所以元素之间拮抗作用是很值得重视的。
元素之间的协同作用主要显示为彼此的相互促进，如含铜的血红蛋白是铁和铜中间的、直接的分子桥梁。没有铜，在生物合成机制中，铁就不能入血红蛋白分子。不论人或动物，当铁充足而缺少铜时，一样可发生贫血症。锰和铁也可相互影响，动物实验表明，当饲料中缺铁时，锰在胃肠道的吸收显著减少。再如，铜与钙、钒、铁、铜、磷、硫等元素关系也很密切，这些元素似乎都可直接或间接地影响铜的生理机能。
