La valeur nutritionnelle de la pomme de terre est liée à sa composition, principalement à sa teneur en matière sèche, qui se compose essentiellement de glucides, mais qui apporte aussi des protides, des vitamines, de sels minéraux, des fibres alimentaires et seulement des traces de lipides. La valeur nutritionnelle peut cependant être affectée par les modes de préparation culinaires dans la mesure où ils modifient cette composition, par exemple par la concentration de matière sèche, l’apport de matières grasses et la dégradation des vitamines.
La pomme de terre est un aliment relativement riche en amidon (75 à 80 % de la matière sèche) et est parfois considéré comme un féculent. Mais elle se rapproche des légumes par sa teneur élevée en eau (environ 80 %), contre seulement 12 % pour les céréales et légumes secs. Sa forte teneur en eau et la quasi absence de lipides en font un aliment modérément énergétique, environ 80 à 85 kcal/100 g, du moins lorsqu’elle est cuisinée sans apport de matières grasses. À titre de comparaison, 100 g de pomme de terres chips apportent environ 550 kcal. Une partie de l'amidon, environ 7 %, est constituée d’amidon résistant. Cette proportion peut augmenter (jusqu’à 13 %) si les pommes de terre sont refroidies après cuisson (par exemple pomme de terre en salade). L’amidon résistant est assimilé par les nutritionnistes aux fibres alimentaires, avec les mêmes effets bénéfiques, notamment parce qu’il augmente le lest intestinal et la sensation de satiété. Outre l’amidon, les pommes de terre contiennent une faible quantité de sucres, dont la teneur varie selon les variétés, l’état de maturité des tubercules et leur conditions de stockage. Il s’agit principalement de saccharose et de sucres réducteurs (glucose et sucrose). La présence de ces derniers est indésirable pour la production de frites et chips car elle entraîne pendant la friture le noircissement des produits finis.
La teneur en protides,environ 2 % du poids frais, représente 8 à