Diet Atkins dan ketosis berkaitan erat karena tujuan diet ini adalah memaksa tubuh untuk memasuki keadaan ketosis. Saat tubuh berada dalam ketosis, tubuh menggunakan lemak sebagai sumber energi, bukan gula yang biasanya digunakan untuk bahan bakar. Meskipun ini dapat membantu tubuh untuk membakar beberapa simpanan lemaknya sendiri, sebagian besar lemak yang dipecah untuk energi berasal langsung dari makanan yang dikonsumsi seseorang. Pada banyak pasien, diet Atkins dan ketosis telah dikaitkan dengan sejumlah masalah kesehatan, termasuk kegagalan organ dan kanker.
Secara logis, tampaknya diet Atkins dan ketosis mendorong hilangnya lemak tubuh. Lagi pula, orang yang menjalani diet ini mengonsumsi sangat sedikit karbohidrat sehingga tubuh mereka tidak punya pilihan selain memetabolisme lemak untuk memenuhi kebutuhan energi tubuh. Namun, dalam praktiknya, sebagian besar lemak yang dibakar berasal dari lemak yang dimakan seseorang bersama dengan daging, yang merupakan komponen utama diet Atkins. Jika orang tidak cukup mengurangi asupan kalori dan meningkatkan aktivitas mereka, mereka tidak akan kehilangan lemak atau berat badan.
Dalam keadaan normal, tubuh manusia memecah karbohidrat dan gula menjadi glukosa, yang digunakan sebagai bahan bakar. Gula dapat digunakan dengan cepat, tetapi karbohidrat perlu dipecah menjadi gula sebelum dapat digunakan. Diet Atkins mencegah tubuh menggunakan sistem metabolisme normalnya karena orang yang menjalani diet ini sangat membatasi asupan gula sederhana dan kompleks. Tanpa sumber bahan bakar utamanya, tubuh beralih ke sistem cadangan pembakaran lemak yang biasanya digunakan pada saat kelaparan.
Meskipun penggunaan jangka pendek dari diet Atkins dan ketosis untuk membakar lemak biasanya tidak berbahaya, beberapa orang memang mengalami efek buruk dari diet ini. Diet Atkins, karena sangat bergantung pada daging sebagai sumber makanan, seringkali mengandung kolesterol tinggi. Seiring waktu, kolesterol dapat merusak sistem peredaran darah dan menyebabkan masalah pada jantung, termasuk gagal jantung. Orang yang mengikuti diet Atkins dan menggunakan ketosis untuk membakar lemak juga bisa berakhir dengan kekurangan sejumlah vitamin dan mineral yang hanya ditemukan dalam buah-buahan dan sayuran, makanan yang dibatasi oleh diet Atkins. Pasien harus mendiskusikan potensi manfaat dan risiko diet Atkins dan ketosis dengan dokter sebelum mencoba menggunakannya untuk menurunkan berat badan.