Det huvudsakliga arbetet med matsmältningen sker i tunntarmen, som är anmärkningsvärt lång, 6 meter. Tunntarmen bryter ner fetter, stärkelse och proteiner till fettsyror, enkla sockerarter och aminosyror som sedan kan tas upp.
Den mat du äter tar i allmänhet tre till fem timmar att röra sig genom tunntarmen. Under denna tid badar maten i matsmältningsenzymer och safter som strömmar in i tarmen genom kanaler från levern och bukspottkörteln. Gallan, som produceras av levern och lagras i gallblåsan, emulgerar fettet så att det kan absorberas. Enzymer som utsöndras av bukspottkörteln, t.ex. trypsin, amylas och lipas, hjälper till att smälta proteiner, kolhydrater och fetter. När de har reducerats till produkter som kroppen kan hantera absorberas näringsämnena från den smälta maten av tarmens tunna slemhinna och skickas till celler i hela kroppen via blodomloppet och lymfsystemet.
Maten rör sig genom tunntarmen som på ett löpande band. Det första steget, efter att magsäcken har tömt maten genom pylorisklyftan, är den fotlånga tolvfingertarmen, som ligger några centimeter ovanför naveln. Många mineraler, såsom järn och kalcium, absorberas i tolvfingertarmen. Det är också här som galla och bukspottkörtelsaft ansluter sig.
Efter tolvfingertarmen är nästa del av tunntarmen jejunum, som mäter åtta fot i längd. I jejunum bryts fett, stärkelse och proteiner ner ytterligare och absorberas.
Den tredje och nedersta delen av tunntarmen, ileum, är ungefär tre meter lång. Ileum absorberar vatten samt vitamin B12 och gallsalter.