Bahan tambahan makanan kimia dapat berasal dari sumber sintetis atau alami, dan biasanya digunakan untuk salah satu dari empat tujuan. Mereka berfungsi sebagai pengawet makanan untuk memperpanjang umur simpan dan mencegah pembusukan dalam kondisi panas dan kelembaban, mereka digunakan sebagai zat pewarna dan penambah rasa, atau mereka ditambahkan untuk meningkatkan nilai gizi makanan. Makanan olahan cenderung memiliki banyak bahan tambahan makanan kimia yang dimasukkan ke dalam produk dalam jumlah kecil, tetapi bahan tambahan makanan yang paling umum dalam jumlah besar adalah yang dirancang sebagai penambah rasa. Ini termasuk gula alami, sirup jagung fruktosa tinggi, dan pemanis buatan seperti aspartam. Penambah rasa umum lainnya termasuk monosodium glutamat (MSG) dan rempah-rempah alami dengan asal sintetis atau alami seperti rasa spearmint, almond, dan vanila.
Sementara pemanis adalah kategori aditif makanan yang paling umum, dua lainnya yang ditambahkan khusus untuk manfaat kesehatan juga sangat luas. Ini termasuk mineral yodium, yang biasanya ditambahkan sebagai kalium iodida untuk berfungsi baik sebagai pengawet dan untuk mencegah penyakit tiroid yang disebabkan oleh kekurangan senyawa dalam makanan, dan vitamin D, yang ditambahkan ke susu untuk mencegah penyakit tulang serta meningkatkan kesehatan mata dan kulit. Baik yodium dan vitamin D telah ditambahkan ke makanan di AS sejak tahun 1920-an dan 1930-an.
Area kunci lain di mana aditif alami digunakan untuk memperkuat nilai gizi makanan adalah dengan penambahan vitamin B, zat besi, dan asam folat ke tepung putih olahan. Sebagian besar vitamin ini secara alami ada dalam tepung tetapi hilang selama proses penggilingan. Mereka telah ditambahkan kembali ke produk akhir sejak tahun 1940-an untuk mencegah penyakit seperti pellagra dan beri-beri pada anak-anak dan orang dewasa, dan spina bifida pada bayi baru lahir.
Sementara aditif buatan dapat termasuk dalam kisaran sekitar 20 kategori berbeda. dari agen anticaking hingga pengemulsi dan humektan, beberapa yang paling umum digunakan untuk mencegah lemak dan minyak alami dalam makanan dari pembusukan. Bahan kimia tambahan makanan tersebut antara lain butylated hydroxyanisole (BHA) dan butylated hydroxytoluene (BHT), serta pengganti lemak yang berasa seperti lemak seperti olestra dan sterol ester. Bahan tambahan makanan kimia lainnya yang digunakan baik sebagai pengganti lemak dan penstabil atau pengawet makanan adalah getah yang diperoleh dari berbagai tanaman seperti rumput laut. Ini termasuk karagenan, guar gum, belalang kacang gum, dan aditif terkenal lainnya seperti xanthan dan gum arab.
Dari ratusan bahan kimia tambahan makanan yang berbeda, dua kategori pengawet yang umum digunakan diketahui menyebabkan masalah kesehatan secara berlebihan. Ini termasuk senyawa natrium nitrat, yang dapat berperan ganda sebagai pengawet, zat pewarna, dan zat penyedap pada saat yang sama, dan banyak digunakan dalam daging yang diawetkan serta di tempat lain untuk mencegah pertumbuhan bakteri. Sulfit adalah kategori lain dari bahan tambahan makanan kimia yang digunakan untuk mencegah perubahan warna pada buah kering dan untuk menjaga makanan laut seperti udang dan lobster tetap segar. Senyawa ini sangat mengganggu penderita asma dan beberapa jenis alergi, karena dalam konsentrasi yang cukup tinggi dapat menyebabkan syok anafilaksis yang dapat menyebabkan kematian jika tidak segera diobati.