De derde fase van de spijsvertering is absorptie, die begint wanneer voedsel de dunne darm binnenkomt. De dunne darm is een lange, opgerolde buis die verantwoordelijk is voor het grootste deel van de opname van voedingsstoffen uit voedsel. De wanden van de dunne darm zijn bekleed met kleine villi, dit zijn vingerachtige uitsteeksels die het oppervlak van de darm vergroten en helpen voedingsstoffen te absorberen. De villi zijn bedekt met microvilli, dit zijn nog kleinere uitsteeksels die het oppervlak van de darm verder vergroten.

De opname van voedingsstoffen uit voedsel vindt plaats via een proces dat actief transport wordt genoemd. Actief transport vereist energie in de vorm van ATP om voedingsstoffen uit het lumen van de dunne darm naar de bloedbaan te verplaatsen. Enkele van de voedingsstoffen die in de dunne darm worden opgenomen, zijn onder meer koolhydraten, eiwitten, vetten, vitamines en mineralen.