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L'assimilation des produits de la digestion des lipides est plus complexe que celle des glucides. La plupart de ces produits sont en effet très peu solubles dans l'eau et leur absorption au niveau de la barrière intestinale est résolue de manière particulière. La digestion des lipides aboutit dans l'intestin à un mélange de monoglycérides, de di- et triglycérides non encore complètement hydrolysés, de glycérol, d'acides gras à courtes et à longues chaînes, de phospholipides, de cholestérol et d'esters de cholestérol. L'essentiel de ces composés va être absorbé sous forme micellaire, au niveau de l'intestin grêle, avec quelques autres substances liposolubles (différentes vitamines notamment). L'absorption des micelles se fait par endocytose. Sous l'action de sels biliaires, des enzymes digestives et du brassage mécanique, des micelles de petite taille (3 à 6 nm) sont formées à partir des composés liposolubles. La fraction polaire des molécules les plus solubles est tournée vers l'extérieur et forme, avec les sels biliaires une "enveloppe" contenant les composés les plus insolubles. Les micelles ainsi structurées dans le duodénum sont endocytées essentiellement dans le jéjunum. Les sels biliaires sont exclus dans ce processus et sont libérés dans la lumière intestinale où ils peuvent participer à la formation de nouvelles micelles. Ils arrivent ainsi sous forme libre au niveau de l'iléon où ils sont absorbés, déversés dans le flot sanguin et ramenés au foie d'où ils sont réinjectés dans le duodénum avec de nouveaux sels synthétisés. Ce cycle entéro-hépatique permet une économie non négligeable de sels biliaires. On estime ainsi chez l'homme la teneur en sels biliaires à 6 g environ alors que 24 g par jour sont nécessaires à l'absorption des lipides. Les sels biliaires parcourent donc le cycle entéro-hépatique 4 fois par jour.
Les micelles une fois endocytées sont désorganisées. Les acides gras à courte chaîne, relativement hydrosolubles, sont déversés dans le sang où ils sont associés à l'albumine pour être véhiculés jusqu'aux cellules. Les produits moins hydrosolubles vont être réorganiser dans les entérocytes en vésicules lipoprotéiques qui vont assurer leur transport vers le sang. Dans ce processus, une bonne part des acides gras à longue chaîne et des monoglycérides endocytés sont resynthétisés en triglycérides dans le reticulum endoplasmique des entérocytes. Les vésicules lipoprotéiques (aussi appelées lipoprotéines) ont une enveloppe hydrophile formée des composés les plus polaires, essentiellement cholestérol et phospholipides auxquels sont ajoutées des protéines : les apolipoprotéines ou apoprotéines. L'intérieur contient les éléments moins solubles : triglycérides, esters de cholestérol, vitamines, etc.. Elles sont ainsi déversées dans le sang, transportées vers les tissus et endocytées. Les apoprotéines ajoutées dans les cellules intestinales sont en fait les ligands qui interviennent dans la reconnaissance des vésicules avant endocytose. Les lipides libérés dans les cellules après endocytose et digestion des lipoprotéines sont stockés (gouttelettes lipidiques, adipocytes) ou métabolisés. Dans le foie, ils vont en outre participer à la formation de nouvelles lipoprotéines avec les composés lipidiques synthétisés par celui-ci pour le reste de l'organisme. Ce processus relativement complexe aboutit à la formation de plusieurs types de lipoprotéines, différentes par leur taille et leur contenu. On distinguera ainsi les chylomicrons qui sont les plus larges, d'un diamètre variant entre 80 et 500 nm; ils contiennent essentiellement des triglycérides, viennent ensuite, par diamètres décroissants les VLDL (Very Low Density Lipoproteins), les LDL (Low Density Lipoproteins) et les HDL (High Density Lipoproteins) de compositions assez différentes. Remarquez dans ce cadre la proportion importante d'esters de cholestérol que contiennent les LDL et qui explique leur mauvaise réputation en médecine dans le cadre de la "chasse" au cholestérol.
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