Els cereals contenen un 8-12% de proteïnes. Com que la capa externa del gra té un contingut de proteïnes més elevat que la capa interna, l'arròs i la farina refinats, a causa de l'eliminació excessiva del segó exterior, tenen un contingut de proteïnes més baix que l'arròs i la farina no refinats. Per exemple, el valor fisiològic de la proteïna en l'arròs sencer és de 72,7, mentre que el de l'arròs blanc refinat baixa a 66,2. Les proteïnes dels cereals són baixes en lisina, fenilalanina i metionina. El mill i la farina de blat són especialment baixes en lisina. El blat de moro no té tant lisina com triptòfan. Per tant, s'han de consumir una varietat de grans junts o bé barrejar-los amb productes animals per millorar el valor fisiològic de la proteïna dels cereals.
Els cereals tenen un contingut de greix relativament baix, al voltant del 2%, però el blat de moro i el mill poden arribar al 4%, que es troben principalment a la capa d'aleurona i al germen. La major part del greix són àcids grassos insaturats, amb una petita quantitat de fosfolípids. L'oli de germen conté una quantitat relativament alta de vitamina E, que té propietats antioxidants.
Els cereals no només contenen una gran quantitat d'hidrats de carboni (al voltant del 70-80%), sinó que la majoria són midó. El midó dels cereals es classifica en dos tipus segons la seva estructura molecular: l'amilosa i l'amilopectina. Les diferències de solubilitat, viscositat i digestibilitat, així com les seves proporcions variables en diferents cereals, afecten directament les seves característiques de processament i el seu sabor. Els hidrats de carboni dels cereals tenen una alta taxa d'utilització, superior al 90%, el que els converteix en una font vital d'energia per al cos humà.
Els cereals són una font important de vitamines del grup B, especialment les vitamines B1, B2 i niacina. El mill i el blat de moro contenen carotè. El germen de cereal conté una quantitat important de vitamina E, la majoria d'aquestes vitamines es concentren en el germen, la capa d'aleurona i el segó. Per tant, l'arròs blanc refinat i la farina contenen molt poca vitamina E.
Els cereals contenen aproximadament un 1,5% de sals inorgàniques, principalment fòsfor i calci. També contenen una quantitat important de magnesi. Aquestes sals inorgàniques també es concentren majoritàriament a la capa de segó i aleurona. L'arròs i la farina processats de manera gruixuda, conservant part del segó, tenen un contingut de sal inorgànica més gran que els grans refinats. El calci i el fòsfor dels cereals es troben principalment en forma de fitat, que no són fàcilment absorbits i utilitzats pel cos. Segons un estudi d'un estudiós estranger, els cereals contenen fitasa, que pot descompondre els fitats per alliberar calci i fòsfor lliures, augmentant la biodisponibilitat d'aquests minerals. Aquesta fitasa és més activa a 55 graus centígrads. Quan l'arròs o la farina es cou al vapor, es bull o es cou al forn, aproximadament el 60% dels fitats es poden hidrolitzar i absorbir.