每100克小米中含蛋白质9．7克，脂肪3．5克，淀粉72—76克，钙29毫克，磷240毫克，铁4．7～7．8毫克，其中70％是淀粉。蛋白质的氨基酸组分中，苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸的含量高于一般谷类。小米中的脂肪、维生素B1、维生素B2和维生素A原(胡萝卜素)的含量也比较丰富。每100克的能量约为1486．3千焦。
小米具有较高的营养价值，特别是做成小米粥后很容易消化，常用来作为病人的膳食，同时也是普遍人所喜爱的食品。中医认为小米有滋养肾气、健脾胃、清虚热等医疗功能。《本草纲目》认为，喝小米汤可增强小肠功能，有养心安神之效。故适宜于失眠、体虚、低热者食用。
据《日用本草》记载：“粟米与杏仁同食，令人吐泻。”因此，在服中药杏仁时忌食小米。
小米的常见烹调法是煮小米粥、焖小米干饭、煎小米饼、做小米面窝窝头，但以煮小米粥最为多见。
用小米煮粥，既可单纯煮小米粥，也可配一些绿豆、黄豆、红薯、赤豆同煮；既可将小米磨成小米面与绿豆或碎黄豆同煮，又可用小米粒与绿豆、碎黄豆同煮。
熬小米粥时上面浮的一层小米油，营养特别丰富，素有“代参汤”之美称，适宜老弱病残者食用。由于小米中赖氨酸的含量很低，若以米为主食，要注意与动物性食品或豆类搭配。