黑米中含有蛋白质、脂肪、碳水化合物、膳食纤维、维生素B1、维生素B2、烟酸、维生素E、钙、磷、铁、锌等多种营养元素。
黑米中的蛋白质含量较高，其氨基酸组成较为均衡，包含人体必需的8种氨基酸。黑米蛋白质的生物价与消化吸收率优于普通大米，适合作为优质植物蛋白来源。蛋白质参与机体组织修复、免疫调节等功能，长期适量食用有助于维持肌肉健康。
黑米外层保留了完整的麸皮结构，膳食纤维含量显著高于精白米。其中不可溶性膳食纤维占比较高，能促进肠道蠕动，帮助预防便秘。膳食纤维还可延缓餐后血糖上升速度，对糖尿病患者具有辅助控糖作用。
黑米富含维生素B1、B2和烟酸等B族维生素。维生素B1参与能量代谢，缺乏可能导致脚气病；维生素B2维持皮肤黏膜健康；烟酸则与神经系统功能相关。这些水溶性维生素在糙米加工过程中易流失，而黑米因保留胚芽和麸皮，营养价值更高。
黑米含有丰富的铁、钙、锌等矿物质。其铁含量是普通大米的3倍左右，有助于预防缺铁性贫血；钙和磷对骨骼发育至关重要；锌则参与味觉形成和免疫功能。矿物质多存在于米粒外层，建议浸泡后连浸泡水一同烹煮以减少流失。
黑米特有的紫黑色源于花青素类物质，这类植物化学物质具有抗氧化特性，能清除体内自由基，降低氧化应激损伤。研究表明花青素可能对心血管健康和抗衰老有潜在益处，但需通过多样化饮食获取而非依赖单一食物。
建议将黑米与白米按1:3比例混合蒸煮，既可改善口感又能提高营养价值。烹煮前需充分浸泡2-4小时，避免直接高压烹煮导致营养破坏。黑米虽营养丰富，但胃肠功能较弱者应控制摄入量，避免膳食纤维刺激引发腹胀。日常可搭配豆类、坚果等食材提升蛋白质互补作用。
