Le système digestif comprend les organes du tube digestif et les structures accessoires. Le tube digestif forme un tube continu qui est ouvert sur le milieu extérieur à ses deux extrémités. Les organes du tube digestif sont la bouche, le pharynx, l'œsophage, l'estomac, l'intestin grêle et le gros intestin. Les structures digestives accessoires comprennent les dents, la langue, les glandes salivaires, le foie, le pancréas et la vésicule biliaire. La paroi du tube digestif est composée de quatre couches tissulaires fondamentales : la muqueuse, la sous-muqueuse, la musculeuse et la séreuse. Le système nerveux entérique assure l'innervation intrinsèque, et le système nerveux autonome assure l'innervation extrinsèque.

Le système digestif ingère et digère les aliments, absorbe les nutriments libérés et excrète les composants alimentaires indigestibles. Les six activités impliquées dans ce processus sont l'ingestion, la motilité, la digestion mécanique, la digestion chimique, l'absorption et la défécation. Ces processus sont régulés par des mécanismes nerveux et hormonaux.

Dans la bouche, la langue et les dents commencent la digestion mécanique, et la salive commence la digestion chimique. Le pharynx, qui joue un rôle dans la respiration et la vocalisation ainsi que dans la digestion, s'étend des cavités nasales et buccales supérieurement jusqu'à l'œsophage inférieurement et jusqu'au larynx antérieurement. Pendant la déglutition, le palais mou se soulève pour fermer le nasopharynx, le larynx s'élève et l'épiglotte se replie sur la glotte. L'œsophage comprend un sphincter supérieur de l'œsophage constitué de muscle squelettique, qui régule le mouvement des aliments du pharynx vers l'œsophage. Il possède également un sphincter œsophagien inférieur, constitué de muscle lisse, qui contrôle le passage des aliments de l'œsophage vers l'estomac. Les cellules de la paroi œsophagienne sécrètent du mucus qui facilite le passage du bol alimentaire.

L'estomac participe à toutes les activités digestives, à l'exception de l'ingestion et de la défécation. Il brasse vigoureusement les aliments. Il sécrète des sucs gastriques qui décomposent les aliments et absorbe certains médicaments, y compris l'aspirine et une partie de l'alcool. L'estomac commence la digestion des protéines et poursuit la digestion des glucides et des lipides. Il stocke les aliments sous forme de liquide acide appelé chyme, et le libère progressivement dans l'intestin grêle par le sphincter pylorique.

Les trois principales régions de l'intestin grêle sont le duodénum, le jéjunum et l'iléon. L'intestin grêle est le lieu où la digestion est achevée et où pratiquement toute l'absorption a lieu. Ces deux activités sont facilitées par des adaptations structurelles qui augmentent la surface muqueuse de 600 fois, notamment les plis circulaires, les villosités et les microvillosités. Il y a environ 200 millions de microvillosités par millimètre carré d'intestin grêle, qui contiennent des enzymes de la bordure en brosse qui complètent la digestion des glucides et des protéines. Combiné au suc pancréatique, le suc intestinal fournit le milieu liquide nécessaire pour digérer et absorber davantage de substances du chyme. L'intestin grêle est également le site de mouvements digestifs mécaniques uniques. La segmentation déplace le chyme d'avant en arrière, augmentant le mélange et les opportunités d'absorption. Les complexes moteurs migrants propulsent le chyme résiduel vers le gros intestin.

Les principales régions du gros intestin sont le cæcum, le côlon et le rectum. Le gros intestin absorbe l'eau et forme les fèces, et est responsable de la défécation. La flore bactérienne décompose les résidus glucidiques supplémentaires et synthétise certaines vitamines. La muqueuse de la paroi du gros intestin est généreusement pourvue de cellules caliciformes, qui sécrètent du mucus qui facilite le passage des fèces. L'entrée des fèces dans le rectum active le réflexe de défécation.

La digestion chimique dans l'intestin grêle ne peut pas avoir lieu sans l'aide du foie et du pancréas. Le foie produit de la bile et la délivre au conduit hépatique commun. La bile contient des sels biliaires et des phospholipides, qui émulsifient les gros globules lipidiques en minuscules gouttelettes lipidiques, une étape nécessaire à la digestion et à l'absorption des lipides. La vésicule biliaire stocke et concentre la bile, la libérant lorsqu'elle est nécessaire à l'intestin grêle.

Le pancréas produit le suc pancréatique riche en enzymes et en bicarbonate et le délivre à l'intestin grêle par des conduits. Le suc pancréatique tamponne le suc gastrique acide du chyme, inactive la pepsine de l'estomac et permet le fonctionnement optimal des enzymes digestives dans l'intestin grêle.

L'intestin grêle est le site de la majeure partie de la digestion chimique et de la quasi-totalité de l'absorption. La digestion chimique décompose les grosses molécules alimentaires en leurs éléments constitutifs chimiques, qui peuvent ensuite être absorbés à travers la paroi intestinale et dans la circulation générale. Les enzymes de la bordure en brosse intestinale et les enzymes pancréatiques sont responsables de la majeure partie de la digestion chimique. La dégradation des graisses nécessite également de la bile.

La plupart des nutriments sont absorbés par des mécanismes de transport à la surface apicale des entérocytes. Les exceptions incluent les lipides, les vitamines liposolubles et la plupart des vitamines hydrosolubles. Avec l'aide des sels biliaires et de la lécithine, les graisses alimentaires sont émulsifiées pour former des micelles, qui peuvent transporter les particules lipidiques à la surface des entérocytes. Là, les micelles libèrent leurs graisses pour diffuser à travers la membrane cellulaire. Les graisses sont ensuite réassemblées en triglycérides et mélangées à d'autres lipides et protéines pour former des chylomicrons qui peuvent passer dans les chylifères. D'autres monomères absorbés voyagent des capillaires sanguins de la villosité vers la veine porte hépatique, puis vers le foie.