Thực phẩm hữu cơ đã được trồng hoặc nuôi trồng mà không sử dụng hóa chất nhân tạo, kích thích tố, kháng sinh hoặc sinh vật biến đổi gen. Để được coi là một thực phẩm hữu cơ, một sản phẩm thực phẩm phải không có phụ gia thực phẩm nhân tạo. Các loại phụ gia được đề cập đến bao gồm chất làm ngọt nhân tạo, chất bảo quản, phẩm màu, hương liệu và bột ngọt (MSG). Cây trồng hữu cơ có xu hướng sử dụng phân bón tự nhiên như phân chuồng để cải thiện sự phát triển của cây. Động vật được nuôi theo phương pháp hữu cơ cũng không được sử dụng thuốc kháng sinh hoặc kích thích tố. Canh tác hữu cơ có xu hướng cải thiện chất lượng đất và bảo tồn nguồn nước ngầm. Nó cũng làm giảm ô nhiễm và có thể tốt hơn cho môi trường.

Thực phẩm hữu cơ hiện được tiêu thụ phổ biến nhất là trái cây, rau, ngũ cốc, các sản phẩm từ sữa và thịt. Ngày nay, cũng có nhiều sản phẩm hữu cơ đã qua chế biến, chẳng hạn như sô-đa, bánh quy và ngũ cốc ăn sáng.

Theo các nghiên cứu so sánh hàm lượng dinh dưỡng của thực phẩm hữu cơ cho thấy, cây trồng được trồng theo phương pháp hữu cơ có chứa nhiều chất chống oxy hóa và vitamin hơn. Một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, thực phẩm hữu cơ thường chứa hàm lượng chất chống oxy hóa cao hơn và một số vi chất dinh dưỡng nhất định, chẳng hạn như vitamin C, kẽm và sắt. Trên thực tế, mức độ chống oxy hóa có thể cao hơn tới 69% trong những thực phẩm này. Một nghiên cứu cũng cho thấy rằng, các loại quả mọng và ngô trồng theo phương pháp hữu cơ chứa nhiều chất chống oxy hóa hơn 58% và lượng vitamin C cao hơn tới 52% so với thực phẩm nuôi trồng theo cách thông thường.

Hơn nữa, một nghiên cứu cũng đã báo cáo rằng, việc thay thế trái cây, rau và ngũ cốc thông thường bằng các loại rau và trái cây hữu cơ có thể cung cấp thêm chất chống oxy hóa trong chế độ ăn uống. Điều này có thể so sánh với việc ăn thêm 1 - 2 phần trái cây và rau mỗi ngày. Thực vật hữu cơ không phụ thuộc vào việc phun thuốc trừ sâu hóa học để tự bảo vệ mình. Thay vào đó, chúng tạo ra nhiều hợp chất bảo vệ hơn, cụ thể là chất chống oxy hóa. Điều này có thể giải thích phần nào mức độ cao hơn của chất chống oxy hóa trong những loại thực vật này.

Các loại cây trồng hữu cơ cũng đã được chứng minh là có hàm lượng nitrat thấp hơn. Trên thực tế, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, mức nitrat trong những thực phẩm hữu cơ có thể thấp hơn đến 30% so với những thực phẩm nuôi trồng theo phương pháp thông thường. Mức nitrat cao có liên quan đến việc tăng nguy cơ mắc một số loại ung thư. Ngoài ra, hàm lượng nitrat cao cũng có liên quan đến một tình trạng gọi là methemoglobin huyết, một căn bệnh ở trẻ sơ sinh ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển oxy của cơ thể. Nói như vậy, nhiều người có thể cho rằng tác hại của nitrat đã bị phóng đại quá mức bởi những lợi ích của việc ăn rau quả vượt xa mọi tác động tiêu cực.

Sữa hữu cơ và các sản phẩm từ sữa có chứa hàm lượng axit béo omega-3 cao hơn, lượng sắt, vitamin E và một số carotenoid cao hơn so với các sản phẩm từ sữa thông thường khác.

Một đánh giá dựa trên kết quả của 67 nghiên cứu cho thấy, thịt hữu cơ chứa hàm lượng axit béo omega-3 cao hơn và lượng chất béo bão hòa thấp hơn một chút so với thịt thông thường. Việc hấp thụ nhiều axit béo omega-3 hơn có liên quan đến nhiều lợi ích sức khỏe, bao gồm giảm nguy cơ mắc bệnh tim và nhiều bệnh mạn tính khác.

Trong khi một số nghiên cứu cho thấy, thực phẩm hữu cơ chứa nhiều chất dinh dưỡng hơn, nhiều nghiên cứu khác lại không tìm thấy đủ bằng chứng để khuyến nghị nên ăn thực phẩm hữu cơ hơn thực phẩm vô cơ. Một nghiên cứu quan sát so sánh lượng dinh dưỡng hấp thụ của gần 4.000 người lớn tiêu thụ rau hữu cơ hoặc thông thường cho thấy kết quả trái ngược nhau. Mặc dù lượng chất dinh dưỡng nhất định hấp thụ cao hơn một chút trong nhóm hữu cơ nhưng điều này rất có thể là do mức tiêu thụ rau tổng thể cao hơn.

Đánh giá dựa trên kết quả của 55 nghiên cứu không tìm thấy sự khác biệt nào về hàm lượng dinh dưỡng của cây trồng hữu cơ so với cây trồng thông thường, ngoại trừ mức nitrat thấp hơn trong sản phẩm hữu cơ.

Một đánh giá khác dựa trên kết quả của 233 nghiên cứu cho thấy vẫn chưa có những bằng chứng chính xác để kết luận rằng thực phẩm hữu cơ giàu dinh dưỡng hơn thực phẩm thông thường. Tuy nhiên, điều quan trọng cần nhớ là các nghiên cứu này khác nhau khá nhiều về kết quả. Điều này là do hàm lượng dinh dưỡng của thực phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như chất lượng đất, điều kiện thời tiết và thời điểm thu hoạch cây trồng.

Nhiều người chọn mua thực phẩm hữu cơ để tránh các hóa chất nhân tạo. Bằng chứng cho thấy rằng, tiêu thụ những loại thực phẩm này có thể làm giảm mức độ tiếp xúc của con người với dư lượng thuốc trừ sâu và vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh. Một nghiên cứu cho thấy rằng, hàm lượng cadmium, một kim loại cực độc, thấp hơn 48% trong các sản phẩm hữu cơ. Ngoài ra, dư lượng thuốc trừ sâu có nguy cơ được tìm thấy trong các loại cây trồng phi hữu cơ cao gấp 4 lần.

Một số chuyên gia lo lắng rằng cadmium có thể tích tụ theo thời gian trong cơ thể, có khả năng gây hại. Rửa, chà, bóc và nấu thực phẩm có thể làm giảm nồng độ các hóa chất này, mặc dù không phải lúc nào nó cũng loại bỏ chúng hoàn toàn. Tuy nhiên, bằng chứng cho thấy nguy cơ tiếp xúc với dư lượng thuốc trừ sâu trong thực phẩm là nhỏ và không có khả năng gây hại.

Vì chăn nuôi hữu cơ không sử dụng kháng sinh trên động vật, các sản phẩm này thường chứa lượng vi khuẩn kháng kháng sinh thấp hơn.

Có một số bằng chứng cho thấy rằng, thực phẩm hữu cơ có lợi cho sức khỏe. Ví dụ, một số nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy hàm lượng chất chống oxy hóa cao hơn của các loại thực phẩm hữu cơ giúp bảo vệ tế bào khỏi bị hư hại. Các nghiên cứu trên động vật cho thấy rằng chế độ ăn gồm các thực phẩm hữu cơ có thể có lợi cho sự tăng trưởng, sinh sản và hệ thống miễn dịch.. Một nghiên cứu cũng báo cáo rằng, những con gà được nuôi bằng chế độ ăn hữu cơ cho thấy giảm tăng trọng và có hệ thống miễn dịch mạnh hơn.

Tiêu thụ thực phẩm hữu cơ làm giảm nguy cơ tiếp xúc với các hóa chất nhân tạo, hormone và vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh. Tuy nhiên, thực phẩm hữu cơ thường đắt và dễ hư hỏng hơn. Do đó, có sử dụng sản phẩm hữu cơ hay không còn phụ thuộc vào sở thích và điều kiện của mỗi người.