反刍动物的真胃和肠道对三大营养物质的消化和吸收与单胃动物无差异。但由于反刍动物瘤胃中微生物的作用，使反刍动物对三大营养物质的消化与单胃动物相比有很大的不同。
一、蛋白质的消化吸收
1、 饲料蛋白质在瘤胃中的降解
饲料蛋白质进入瘤胃后，一部分被微生物降解生成氨，生成的氨除用于微生物合成菌体蛋白外，其余的氨经瘤胃吸收，入门静脉，随血液进入肝脏合成尿素。合成的尿素一部分经唾液和血液返回瘤胃再利用，另一部分从肾排出，这种氨和尿素的合成和不断循环，称为瘤胃中的氮素循环。它在反刍动物蛋白质代谢过程中具有重要意义。它可减少食入饲料蛋白质的浪费，并可使食入蛋白质被细菌充分利用合成菌体蛋白，以供畜体利用。
饲料蛋白质经瘤胃微生物分解的那一部分称瘤胃降解蛋白质 (dip)，不被分解的部分叫做非降解蛋白质(uip)或过瘤胃蛋白，以及不可消化蛋白（iip），日粮中粗蛋白质如果是16%的话，三种蛋白的比例一般为uip5-6%，dip8-9%满足瘤胃微生物对氮素的需求，iip2%。
饲料蛋白质被瘤胃降解的那部分的百分含量称降解率。各种饲料蛋白质在瘤胃中的降解率和降解速度不一样，蛋白质溶解性愈高，降解愈快，降解程度也愈高。例如，尿素的降解率为 100 ％，降解速度也最快；酪蛋白降解率 90％，降解速度稍慢。植物饲料蛋白质的降解率变化较大，玉米为 40％，大多可达80％。以下几种原料的降解率分别是尿素100％酪蛋白 90％大麦80 %棉仁粕 70%花生粕 65%大豆粕60 %苜蓿干草 60%玉米 40 %鱼粉 30 %。降解率大的原料属于瘤胃微生物的食物，而降解率低又是可消化的则是用来合成动物蛋白的优质蛋白原料。
2．微生物蛋白质的产量和品质
瘤胃中80％的微生物能利用氨 ，其中 26％可全部利用氨， 55％可以利用氨和氨基酸 ， 少数的微生物能利用肽 。 瘤胃微生物能在氮源和能量充足的情况下 ， 合成足以维持正常生长和一定产奶量的蛋白质 。 用近于无氮的日粮加尿素 ， 羔羊能合成维持正常 生长所需的10种必需氨基酸，其粪、尿中排出的氨基酸是摄入日粮氨基酸的3～1 0倍，其瘤胃中氨基酸是食入氨基酸的9～20倍。用无氮日粮添加尿素喂奶牛12个月，产奶4271 kg；当日粮中20％的氮来自饲料蛋白时，产奶量提高。在一般情况下，瘤胃中每1kg干物质 ，微生物能合成90～230g菌体蛋白，至少可供100kg左右的动物维持正常生长或日产奶10kg的奶牛所需。
瘤胃微生物蛋白质的品质次于优质的动物蛋白，与豆饼和苜蓿叶蛋白相当，优于大多数的谷物蛋白。 而动物蛋白在瘤胃内分解为肽的比例是最多的，其次是微生物蛋白，植物蛋白最少。
对瘤胃微生物在反刍动物营养中的作用也得一分为二：一方面它能将品质低劣的饲料蛋白质转化为高质量的菌体蛋白，这是主流；同时它又可将优质的蛋白质降解。尤其是高产奶牛需要较多的优质蛋白质，而供给时又很难逃脱瘤胃的降解，为了解决这个问题，可对饲料进行预处理使其中的蛋白质免遭微生物分解，即所谓保护性蛋白质。主要处理方法有：对饲料蛋白质进行适当热处理；用甲醛、鞣酸等化学试剂进行处理，但是影响气味及适口性。目前最好的方法就是利用微生物在体外进行发酵获得发酵蛋白，发酵蛋白因经过彻底发酵，蛋白质都是小分子蛋白、小肽及氨基酸，多为分子量小于10000da的小分子物质，可直接溶于水。这些小分子营养物质和单体氨基酸在可以直接过瘤胃进入真胃肠道内可直接被吸收转化为动物蛋白，消化率高达95%以上，节约了动物在消化吸收大分子营养物质上的能量消耗及时间。
二、碳水化合物的消化和吸收
1．粗纤维的消化吸收
前胃是反刍动物消化粗饲料的主要场所。前胃内微生物每天消化的碳水化合物占采食粗纤维和无氮浸出物的70％～90％。其中瘤胃相对容积大，是微生物寄生的主要场所，每天消化碳水化合物的量占总采食量的50％～55％，具有重要营养意义。
饲料中粗纤维被反刍动物采食后，在口腔中不发生变化。进入瘤胃后，瘤胃细菌分泌的纤维素酶将纤维素和半纤维素分解为乙酸、丙酸和丁酸。三种脂肪酸的克分子比例，受日粮结构的影响而产生显著差异。一般地说，饲料中精料比例较高时，乙酸克分子比例减少，丙酸克分子比例增加，反之亦然。约75％的挥发性脂肪酸经瘤胃壁吸收，约20％经皱胃和瓣胃壁吸收，约5％经小肠吸收。碳原子含量越多，吸收速度越快，丁酸吸收速度大于丙酸。三种挥发性脂肪酸(vfa)，参与体内碳水化合物代谢，通过三羧酸循环形成高能磷酸化合物(atp)，产生热能，以供动物应用。乙酸、丁酸有合成乳脂肪中短链脂肪酸的功能，丙酸是合成葡萄糖的原料，而葡萄糖又是合成乳糖的原料。
瘤胃中未分解的纤维性物质，到盲肠、结肠后受细菌的作用发酵分解为vfa、二氧化碳和甲烷。 vfa被肠壁吸收，参与代谢，二氧化碳，甲烷由肠道排出体外，最后未被消化的纤维性物质由粪排出。
2．淀粉的消化吸收
由于反刍动物唾液中淀粉酶含量少、活性低，因此饲料中的淀粉在口腔中几乎不被消化。进入瘤胃后，淀粉等在细菌的作用下发酵分解为vfa与二氧化碳，vfa的吸收代谢与前述相同，瘤胃中未消化的淀粉与糖转移至小肠，在小肠受胰淀粉酶的作用，变为麦芽糖。在有关酶的进一步作用下，转变为葡萄糖。并被肠壁吸收，参与代谢。小肠中未消化的淀粉进入盲肠、结肠，受细菌的作用，产生与前述相同的变化。
三、脂肪的消化吸收
被反刍动物采食的饲料中脂肪，在瘤胃微生物作用下发生水解，产生甘油和各种脂肪酸。其中包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸在瘤胃中经过氢化作用变为饱和脂肪酸。甘油很快被微生物分解成vfa。脂肪酸进入小肠后被消化吸收，随血液运送至体组织，变成体脂肪贮存于脂肪组织中。