脂肪酸可分成兩類：
一類是分子內不帶碳碳雙鍵的飽和脂肪酸，如硬脂酸、軟脂酸等；
另一類是分子內帶有一個或幾個碳碳雙鍵的不飽和脂肪酸，最常見的有油酸，油酸的碳鏈中只有一個碳碳雙鍵，所以又叫單不飽和脂肪酸。
一般脂肪酸化合物的碳鏈都較短，其長度一般在18-36個碳原子，最少的就是12個碳原子，如月桂酸。
不管飽和的或不飽和的，生物體內脂肪酸的碳原子數大多是偶數，極少含有奇數碳原子，尤其是在高等動植物體內主要存在12碳以上的高級脂肪酸，一般在14-24個碳，以16和18碳脂肪酸最為常見。
奇數碳原子脂肪酸僅在一些植物、反芻動物、海洋生物、石油酵母等體內部分存在。