天然脂肪酸的分子結構存在一些共同規律：
（1）一般都是碳數為偶數的長鏈脂肪酸，14 -20個碳原子的占多數，最常見的是16或18個碳原子數的，如軟脂酸（16：0）、硬脂酸（18：0）和油酸（18：1△9）。
（2）高等動植物的不飽和脂肪酸一般都是順式結構（cis），反式（trans）很少。
（3）不飽和脂肪酸的雙鍵位置有一定的規律：一個雙鍵者，位置在9和10碳原子之間，多個雙鍵者，也常有9位的雙鍵，其余雙鍵在C。與碳鏈甲基末端之間，兩個雙鍵之間有亞甲基間隔，如油酸（ 18：1△9）、亞油酸（ 18：2△9，12）、亞麻酸（ 18： 3△9，12，14）、花生四烯酸（20：4△5，8，11，14）。
（4） 一般動物脂肪中含飽和脂肪酸多；而高等植物和在低溫條件下生長的動物的脂肪中，不飽和脂肪酸的含量較高。
天然三酰基甘油的飽和脂肪酸絕大多數都是偶碳數直鏈的，奇碳數鏈的極個別，含量也極少。
飽和脂肪酸是非常柔韌的分子，理論上圍繞每個C-C鍵都能相對自由地旋轉，因而有的構像范圍很廣。但是，其充分伸展的構象具有的能量最小，也最穩定；因為這種構象在毗鄰的亞甲基間的位阻最小。和大多數物質一樣，飽和脂肪酸的熔點隨分子重量的增加而增加。
動植物脂質的脂肪酸中超過半數為含雙鍵的不飽和脂肪酸，并且常是多雙鍵不飽和脂肪酸。細菌脂肪酸很少有雙鍵但常被羥化，或含有支鏈，或含有環丙烷的環狀結構。某些植物油和蠟含有不常見的脂肪酸。
哺乳動物和人體不能合成亞油酸和亞麻酸，而它們又是生長所必需的，需要由食物供給，故稱為必需脂肪酸（ essential fatty acids）。這兩種脂肪酸在植物中含量非常豐富，哺乳動物中的花生四烯酸是由亞油酸合成的，花生四烯酸在植物中含量很少。