营养作用是肠道微生物对人类的一个重要功能。

肠道菌群在与人体的共同进化过程中，形成相互依赖、相互作用的关系。人体肠道菌群代谢产生的短链脂肪酸如乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐对于宿主的生理有重要的影响，其中丁酸盐几乎可以全部被结肠的上皮细胞所吸收，并且是结肠上皮细胞的主要能量来源。而丁酸盐和丙酸盐基本上全部被肝脏摄取。

此外，正常微生物，如双歧杆菌、乳杆菌等能合成多种人体生长发育所必需的维生素，如B族维生素、维生素K、烟酸、泛酸等，在无菌动物中，如果不人工补给维生素K，会出现凝血异常;肠道菌群还能为人体提供蛋白质，合成非必需氨基酸，如天冬氨酸、丙氨酸、缬氨酸和苏氨酸等。

肠道里合成了人体需要的90%的5-羟色胺，肠道中的特殊细菌参与了其合成过程;而5-羟色胺的水平能影响睡眠障碍和情感障碍等ASD症状。