Det tredje steget av matsmältningen är absorption, som börjar när maten kommer in i tunntarmen. Tunntarmen är en lång, lindad slang som är ansvarig för det mesta av absorptionen av näringsämnen från maten. Väggarna i tunntarmen är kantade med små villi, som är fingerliknande utsprång som ökar ytan av tarmen och hjälper till att absorbera näringsämnen. Villi är täckta av mikrovilli, som är ännu mindre utsprång som ytterligare ökar tarmens yta.
Upptaget av näringsämnen från mat sker genom en process som kallas aktiv transport. Aktiv transport kräver energi i form av ATP för att flytta näringsämnen från tunntarmens lumen in i blodomloppet. Några av de näringsämnen som absorberas i tunntarmen inkluderar kolhydrater, proteiner, fetter, vitaminer och mineraler.