在碳水化合物中即使水解，也不能生成更简单的糖类，而作为构成寡糖多糖的基本单位，称为单糖。碳的数目为2，3，4，5，6，7，……等的单糖各称为二糖、三糖、四糖、戊糖、己糖、庚糖……，其中己糖和戊糖最广泛分布于自然界。单糖作为糖的性质之一，显有还原性，可以由氨性硝酸银溶液、Fehling溶液等还原反应来定性，该反应主要是由于糖分子中的醛基或酮基而引起的。分别将带醛基的糖称为醛糖，带酮基的糖称酮糖，已糖根据这样分类，则有醛己糖、酮己糖。在命名酮糖（ketose）（-co-基在第二碳上）时，将其对应的醛糖（aldo－se），其词尾-ose-常改为-ulose。对于核糖（ribo－se）、木糖（xylose）则分别称为ribulose、xylulo－se。各种单糖只有少量具有羰基直链结构，大多数单糖取类似于呋喃或吡喃的五角或六角氧环型的环状结构，而各称为呋喃糖、吡喃糖。由于单糖是由不对称碳原子所组成的，因此有许多立体异构体。由于单糖形成杂环，在羰基上生成羟基而有α，β异构
变化可见到变旋现象。然而一旦该羟基通过糖苷键和其他单糖、醇、酚类物质以及磷酸结合时，就以α，或β的任何一种形式而存在。这两种类型的化合物在化学性质上有各种差异，在其立体结构或生物化学性质上极为严格，糖苷酶对α型和β型也是有区别的，具有严格的特异性。淀粉、糖原经磷酸化酶作用生成的1-磷酸葡萄糖严格地属于α型。单糖多以寡糖、多糖以及糖苷形式存在，而游离存在的为量较少。在动植物中最常见的是葡萄糖和果糖。作为己糖在天然产物中可见到甘露糖和半乳糖，而其游离存在的较为罕见。在戊糖中，游离存在的有针叶树木林中的阿拉伯糖和李等果实类中的木糖。在庚糖则在avocard中与甘露庚酮糖相对应的七元糖醇共同存在（庚醛糖heptudose）。