现代营养学的开端可以追溯到19世纪末，那时人们对食物与健康的关系有了初步的认识，真正的科学研究和理论体系的建立则是在20世纪中叶以后，特别是近几十年来，随着科学技术的飞速发展，营养学研究取得了举世瞩目的成果。
现代营养学的奠基人之一是荷兰科学家安东·范·李文虎克（Antonie van Leeuwenhoek），他在17世纪通过显微镜观察到了细菌、原生动物等微生物，为后来的营养学研究奠定了基础，另一位重要的奠基人是法国化学家路易·巴斯德（Louis Pasteur），他提出了发酵过程中微生物的作用原理，为食品工业的发展提供了科学依据。
20世纪初，美国科学家克拉伦斯·戴维斯（Clarence Davis）和亨利·达格尔（Henry Dagget）首次提出了“维生素”的概念，他们发现某些物质对动物的生长和发育具有重要作用，但无法被动物合成，必须从食物中摄取，这一发现为后来的营养学研究开辟了新的领域。
随着研究的深入，人们逐渐认识到营养素不仅仅是维生素，还包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、矿物质、水分等多种成分，这些营养素在人体中起着各自的作用，如提供能量、维持生命活动、促进生长发育、保护身体健康等。
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20世纪中期，现代营养学的研究进入了一个崭新的阶段，科学家们开始关注营养素的摄入量与人体健康之间的关系，提出了膳食参考摄入量（Dietary Reference Intakes，DRIs）的概念，为人们合理搭配膳食提供了科学依据，营养学家们还研究了营养素之间的相互作用，以及营养素在人体内的代谢过程。
近年来，随着基因组学、蛋白质组学、代谢组学等新兴学科的发展，现代营养学研究进入了一个全新的时代，科学家们不仅能够更深入地了解营养素的作用机制，还能够预测个体对营养素的需求，为个性化营养提供了可能。