อาหารจะเคลื่อนจากกระเพาะอาหารผ่านกล้ามเนื้อหูรูดเข้าสู่ลำไส้เล็ก การย่อยอาหารในลำไส้เล็กเกิดจากการทำงานของอวัยวะ 3 ชนิด คือ ตับ ตับอ่อน และผนังลำไส้เล็ก ดังภาพ
ตับ ทำหน้าที่สร้างน้ำดีเก็บไว้ที่ถุงน้ำดี จากถุงน้ำดีมีท่อเปิดเข้าสู่ลำไส้เล็กส่วนดูโอดินัม น้ำดีจะช่วยกระจายไขมันให้แตกตัวออกเป็นเม็ดเล็ก ๆ แล้วเอนไซม์ไลเพสจะทำการย่อยต่อไปจนได้กรดไขมันและกลีเซอรอล นอกจากนี้ตับยังทำหน้าที่ทำลายเชื้อโรคและสารบางชนิดที่เป็นอันตรายต่อร่างกายรวมทั้งเก็บสะสมวิตามินและธาตุเหล็ก
ตับอ่อน ทำหน้าที่สร้งเอนไซม์หลายชนิด เช่น เอนไซม์อะไมเลส ย่อยคาร์โบไฮเดรตให้เป็นกลูโคส เอนไซม์ไลเพส ย่อยไขมันขนาดเล็กให้เป็นกรดไขมันและกลีเซอรอล เอนไซม์ทริปซินย่อยโปรตีนให้เป็นกรดอะมิโน นอกจากนี้ ตับอ่อนยังสร้างสารโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต ซึ่งมีฤทธิ์เป็นเบสปล่อยออกมา เพื่อลดความเป็นกรด ของอาหารที่มาจากกระเพาะอาหาร
ลำไส้เล็ก มีลักษณะเป็นท่อยาวประมาณ 7 เมตร ขดอยู่ในช่องท้อง ลำไส้เล็กส่วนต้นต่อจากกระเพาะอาหารยาวประมาณ 0.30 เมตร เรียก ดูโอดินัม ลำเส้นเล็กส่วนกลางยาวประมาณ 2.5 เมตร เรียก เจจูนัม และส่วนของลำไส้เล็กส่วนสุดท้ายยาวประมาณ 4 เมตร เรียกว่า ไอเลียม ผนังด้านในของลำไส้เล็กมีลักษณะเป็นปุ่มไม่เรียบ เรียกว่า วิลไล
การย่อยในลำไส้เล็ก ต้องอาศัยเอนไซม์จากตับอ่อน ซึ่งประกอบด้วยเอนไซม์ ต่าง ๆ ดังนี้
1. ทริปซิน (trypsin) เป็นเอนไซม์ที่ย่อยโปรตีนหรือเพปไทด์ให้เป็นกรดอะมิโน
2. อะไมเลส (amylase) เป็นเอนไซม์ที่ย่อยแป้งให้เป็นน้ำตาลกลูโคส
3. ไลเพส (lipase) เป็นเอนไซม์ที่ย่อยไขมันขนาดเล็กให้เป็นกรดไขมันและ กลีเซอรอล
อาหารที่เหลือจากการย่อยและดูดซึม รวมทั้งอาหารที่ย่อยไม่ได้ เช่น เซลลูโลส จะผ่านมายัง ลำไส้ใหญ่ ซึ่งจะดูดน้ำ แร่ธาตุ และวิตามินบางชนิดจากอาหารกลับสู่ร่างกาย ส่วนที่เหลือเป็นกากอาหารจะเคลื่อนไปที่ส่วนปลายของลำไส้ใหญ่ รอการกำจัดออกทางทวารหนัก