研究表明，膳食脂肪酸的飽和度是調節血清TC水平的一個獨立因素。食物中脂肪酸的組成十分複雜，通常由12～22個碳原子鏈構成，這些鏈可含有0～6個雙鍵（不飽和鍵），脂肪酸對血脂的作用應取決於碳鍵的長度以及不飽和鍵的數目和位置。
（1）飽和脂肪酸（SFA）
普通膳食中SFA多存在於動物性食品，如肉、蛋、乳脂等食品中，這些食品也常伴有高膽固醇含量。所以，進食較多飽和脂肪酸的同時，也必然進食較多的動物固醇。實驗研究還發現，進食大量飽和脂肪酸後，肝髒的HMG-CoA還原酶的活性增高，也使膽固醇合成增加。
膳食中不同碳鏈飽和脂肪酸對血清TC的作用強度也是有差異的。一般認為，碳原子少於12，大於或等於18的飽和脂肪酸對血清TC無影響。
（2）單不飽和脂肪酸（MUFA）
單不飽和脂肪酸是含一個不飽和鍵的脂肪酸，研究表明，它有降低血清TC水平的作用。
①單不飽和脂肪酸可明顯降低血清LDL-C和TC水平，無性別差異；
②單不飽和脂肪酸也可升高血清HDL-C水平；
③單不飽和脂肪酸降血清TC水平的作用不及多不飽和脂肪酸明顯。
膳食中單不飽和脂肪酸主要是油酸（C18：1），食用油中橄欖油含油酸量可達84％，其次是花生油，含量為56％，玉米油含49％，芝麻油含45％，地中海地區（希臘、意大利等）人群血清TC水平較低，可能與其膳食中富含橄欖油有關。
（3）多不飽和脂肪酸（PUFA）
多不飽和脂肪酸是含兩個或兩個以上不飽合鍵的脂肪酸，按所含雙鍵數目與位置不同，又分為兩類：
①亞油酸（PUFA）：是人體必需脂肪酸。亞油酸能降低血清TC水平，並被推薦部分取代食物中的飽和脂肪酸，以改變飲食結構，這一做法已取得了較好地效果。研究表明：用富含多不飽和脂肪酸替代膳食中飽和脂肪酸後，血清TC、LDL-C水平顯著降低；多不飽和脂肪酸可使血清甘油三酯（TG）水平明顯下降。
亞油酸主要存在於植物油中，葵花籽油的含量達66％，其次是大豆油，含51％，棉花籽油含48％，芝麻油含41％。
從目前的研究看來，膳食中單不飽和脂肪酸及多不飽和脂肪酸對血清TC的作用與飽和脂肪酸不同，主要是因為兩者代謝途徑不同。但此類不飽和脂肪酸對不同血脂成分的影響程度和作用強度，尚未得出完全一致的結論。此類不飽和脂肪酸降低血清TC的機製也尚未完全闡明。
②亞麻酸（PVFA）：食物中亞麻酸類多不飽和脂肪酸主要來源於富含油脂的魚類，魚油中主要有EPA和DHA。植物油中含量甚少，僅大豆油的含量達6.5％，而植物油中富含的亞油酸不能在體內轉化為EPA和DHA。近年研究證明，ω-3類不飽和脂肪酸主要能降低血清TO和升高血清HDL-C的水平，而降低血清TC是通過降低極低密度脂蛋白（VLDL）來實現的。格陵蘭島的愛斯基摩人的血清TC、TG、LDL-C和VLDL-C水平均低，被認為與當地居民終年以魚類為主食有關。
不飽和脂肪酸都是高熱量營養素，攝入過多可導致超重、肥胖。此外，人體不能產生足量的脂肪酶促其水解吸收，也會引起消化不良、惡心等不良反應。不飽和脂肪酸，如ω-3係列多不飽和脂肪酸，非常容易氧化，有產生脂質過氧化的危險。因此，不主張在膳食中過多地增加不飽和脂肪酸。