น้ำตาล คือ น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวหรือน้ำตาลโมเลกุลคู่
น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว คือ สายไฮโดรคาร์บอน n ตัว ที่แต่ละคาร์บอน n-1 ตัวมีหนึ่งหมู่-OH และหนึ่งคาร์บอนมีหมู่=O ซึ่งมีสูตรโมเลกุลเป็น CnH2nOn โดย n=3-7
น้ำตาลโมเลกุลคู่ คือ น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวสองโมเลกุลเชื่อมกันจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชัน
น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว มีชื่อเรียกตามจำนวนคาร์บอน ได้แก่ ไตรโอส (3) เตโตรส (4) เพนโตส (5) เฮกโซส (6) เฮปโตส (7)
น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวในธรรมชาติส่วนใหญ่เป็น เพนโตส (D-ไรโบส กับ D-ไรบูโลส) กับ เฮกโซส (D-กลูโคส, D-กาแลคโตส, D-ฟรุกโตส)
น้ำตาลโมเลกุลคู่ที่พบเป็นส่วนใหญ่มี 3 ชนิด ได้แก่
น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวเป็นผลของการเก็บพลังงานจากการสังเคราะห์แสงของพืช แต่ส่วนใหญ่เก็บในรูปของแป้ง
พืชบางชนิดมีน้ำตาลในผลไม้ เช่น แอปเปิ้ล กล้วย สับปะรด องุ่น แต่มีพืชบางชนิดที่เก็บน้ำตาลในปริมาณสูง เช่น อ้อยและชูการ์บีท
80% ของน้ำตาลจึงมักผลิตจากอ้อย ส่วนใหญ่ปลูกในประเทศบราซิล อินเดีย ไทย จีน และอีก 20% ของน้ำตาลผลิตจากชูการ์บีท ส่วนใหญ่ปลูกในประเทศรัสเซีย สหรัฐอเมริกา เยอรมัน ฝรั่งเศส
น้ำตาล อาจหมายถึง น้ำจากลูกตาล ปัจจุบันเรียกว่า น้ำตาลโตนด ซึ่งเป็นแหล่งของน้ำตาลของประเทศไทยในอดีตก่อนปี 1820 แต่หลังจากการสนับสนุนอ้อยในปี 1937 น้ำตาลส่วนใหญ่มาจากต้นอ้อย
น้ำตาลบริสุทธิ์มีสีขาว แต่สีน้ำตาลหมายถึงสีเข้มของช่วงความยาวคลื่น 590-620 nm ซึ่งเป็นสีที่เกิดจากการปนของสารไฮโดรคาร์บอนหลายชนิดที่เกิดจากน้ำตาลที่โดนไฟหรือสารอื่นจากพืช