19世纪初，法国生理学家马让迪（François Magendie）成为探索生命中不可或缺物质的第一人。他的营养学实验源于拿破仑战争后法国社会的食物短缺。1815年，马让迪被任命为明胶委员会主席，该委员会由著名学者组成，研究明胶（从动物骨骼和皮肤中大量获取）能否作为食物。马让迪用缺乏蛋白质的饮食（糖、橄榄油和水）喂狗，狗群明显死于饥饿。当在饮食中加入明胶后，它们进食改善，而其他蛋白质（如所谓的“白木质”物质）则能让动物存活。这证明蛋白质对维持生命至关重要。马让迪还发现，仅靠蛋白质也不足够：他的狗即使快饿死也不吃蛋白，但会勉强吃血纤维，尽管这无法避免死亡。而食用明胶和骨头的狗保持了健康。1841年，马让迪委员会报告总结，血液和骨髓脂肪是维持生命的最重要元素。

随着19世纪的发展，越来越多的化学家对生理学产生兴趣，同时生理学家也意识到化学的必要性。这种交汇最终催生了生物化学，当时称为生理化学。尤其在德国，生理研究人员与纯粹有机化学家之间局势紧张。

德国一流生理学家约翰内斯·米勒（Johannes Müller）在其时代就预言了生理学向化学的转向。1801年，米勒出生于科布伦茨，他学习医学，1830年成为波恩大学生理学教授，3年后登上事业顶峰，担任解剖学教授和生理学家。他工作出色，撰写的教科书主导该领域达10年之久。人类生物学中鲜有他未涉足的领域，但他对神经功能的研究为他带来巨大声誉。米勒在其手册中宣称，营养并非显微镜观察的课程，本质上属于化学。米勒是技艺高超的解剖学家，他用显微镜寻找血管上的孔眼以确定营养物质是否从血液中流失，一无所获后，他得出结论：食物在进入血管前必须转化为可溶状态。他推断，只有这样食物才能穿过细小毛孔到达需要的地方。在消化过程中，可溶性元素特别针对多种组织，并在那里得到补充。这些反应显然以化学方式发生，米勒对此无法确定界限。

米勒尊敬的同胞尤斯图斯·冯·李比希（Justus von Liebig）最早开始与化学营养学搏斗。李比希是一位巨人，他在吉森镇的一所化学学校向全世界输送了整一代著名化学家。李比希是一位学术将军，指挥着一支由研究学生和访问人员组成的军队。学生们被要求奋发学习，李比希也找到了理想场所来鼓动他们：“我们从日光工作到夜光，”他写道，“吉森镇没有发呆和娱乐。”李比希性格复杂，自负且傲慢，经常卷入历时漫长的争议。但他同时有思想，对学生慷慨大方。他允许学生将经他辅导的论文单署学生名字发表，这成为习惯，尽管当时并不常见。他告诉朋友：“如果这是一篇好的论文，那么部分荣誉就会归到我的头上，同时我也不需要为论文里的错误做辩护。”这一举动让弟子们深深感念他的个人魅力，同时也把大多数荣誉奉献给他。

李比希与他成群的助手在他探索的领域创造了许多高峰，他被普遍认为是化学界独一无二的权威。但随着时间的推移，李比希开始加大对反对意见的驳斥力度，并用威胁性语言攻击挖苦该意见的拥护人。这使他进入一系列长时间的、经常威严扫地的争斗中。同时，李比希并非很少犯错误，但他拒绝考虑这种可能性。1840年，李比希将他的生物生长和腐烂的化学周期理论发表成书，题名为《有机化学对农业和生理学的应用》。两年后，第二本著作面世，书名为《动物化学》，这是对变化中的化学的第一次总括。李比希基于实验室精确分析得出的理论体系在这两本书里得到详尽阐述，特别是他对自然分子——碳、氢、氧和氮主要构成的评价。他和他的学生还研究了脂肪，使用的许多灵感来自荷兰化学家茂德（Gerardus Johannes Mulder）。李比希改进了茂德的分析技术，但并不反对其结论：动物将从植物处获得的蛋白质导出时，蛋白质没有发生化学变化；另外，糖分也直接来自植物。他同时认为，脂肪并非动物组织的构成部分，只是通过氧化成为能量来源。碳被呼出后成为二氧化碳，还有一些留在肝脏内分泌产生胆汁，以备需要高能量时可以流通。因纽特人需要产生更多热量，因此他们主要靠脂肪生存。而南美洲彭巴斯大草原的高楚人，精瘦强壮，通常需要动植物里含氮的物质来恢复补充肌肉。牛肉被认为是肌肉蛋白质的至尊来源。肌肉的物质主要通过汗水和泪水消耗掉，最后成为含氮物质——尿素；因此，小便里尿素的含量反映了肌肉的工作程度。1840年，李比希联系了他的赞助人——一位大公，得到允许后对他的保镖们进行了实验。一个月里，李比希对855名壮汉的碳摄入和排出作了记录。然后他对前后两种碳的重量作了比较，但不幸的是，由于二氧化碳的逃逸，他无法计算它们。虽然李比希对能量平衡的推断缺乏实验支持，但他从来都不缺乏自信。