脂肪酸の炭素間に、二重結合（C=C）を有するのが、不飽和脂肪酸である。

二重結合（C=C）が1ヶ所のものを「単価不飽和脂肪酸」、2ヶ所以上あるものを「多価不飽和脂肪酸」と呼ぶ。単価不飽和脂肪酸の代表格はオレイン酸で、オリーブ油、菜種油などに多く含まれる。

多価不飽和脂肪酸は、炭素鎖の中で何番目が二重結合しているかによってさらに分けられ、6番目から二重結合が始まるものを「n-6系」、3番目から始まるものを「n-3系」と呼ぶ。

n-6系（ω6）は、ほとんどの植物油に含まれているリノール酸、牛や豚の肝臓に多く含まれているアラキドン酸などがある。n-3系（ω3）は、シソ油やアマニ油に含まれるα−リノレン酸、月見草油やヒマワリ油に多く含まれるγ−リノレン酸、魚油に多く含まれるEPA（エイコサペンタエン酸）、DHA（ドコサヘキサエン酸）などがある。

これらの多価不飽和脂肪酸は健康の維持には欠かせない脂肪酸であることから、必須脂肪酸とされている。