在碳水化合物中即使水解，也不能生成更簡單的糖類，而作為構成寡糖多糖的基本單位，稱為單糖。碳的數目為2，3，4，5，6，7，……等的單糖各稱為二糖、三糖、四糖、戊糖、己糖、庚糖……，其中己糖和戊糖最廣泛分布于自然界。單糖作為糖的性質之一，顯有還原性，可以由氨性硝酸銀溶液、Fehling溶液等還原反應來定性，該反應主要是由于糖分子中的醛基或酮基而引起的。分別將帶醛基的糖稱為醛糖，帶酮基的糖稱酮糖，已糖根據這樣分類，則有醛己糖、酮己糖。在命名酮糖（ketose）（-co-基在第二碳上）時，將其對應的醛糖（aldo－se），其詞尾-ose-常改為-ulose。對于核糖（ribo－se）、木糖（xylose）則分別稱為ribulose、xylulo－se。各種單糖只有少量具有羰基直鏈結構，大多數單糖取類似于呋喃或吡喃的五角或六角氧環型的環狀結構，而各稱為呋喃糖、吡喃糖。由于單糖是由不對稱碳原子所組成的，因此有許多立體異構體。由于單糖形成雜環，在羰基上生成羥基而有α，β異構
變化可見到變旋現象。然而一旦該羥基通過糖苷鍵和其他單糖、醇、酚類物質以及磷酸結合時，就以α，或β的任何一種形式而存在。這兩種類型的化合物在化學性質上有各種差異，在其立體結構或生物化學性質上極為嚴格，糖苷酶對α型和β型也是有區別的，具有嚴格的特異性。淀粉、糖原經磷酸化酶作用生成的1-磷酸葡萄糖嚴格地屬于α型。單糖多以寡糖、多糖以及糖苷形式存在，而游離存在的為量較少。在動植物中最常見的是葡萄糖和果糖。作為己糖在天然產物中可見到甘露糖和半乳糖，而其游離存在的較為罕見。在戊糖中，游離存在的有針葉樹木林中的阿拉伯糖和李等果實類中的木糖。在庚糖則在avocard中與甘露庚酮糖相對應的七元糖醇共同存在（庚醛糖heptudose）。