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La característica principal de las legumbres es su gran riqueza en proteínas, que llega hasta el 25 por ciento de la semilla seca. Esto hace que en algunas clasificaciones se agrupe a las leguminosas con los alimentos proteicos (carne, pescado, huevos), favorecido además por su contenido en minerales (hierro, calcio y potasio) y vitaminas del grupo B. Sin embargo, la carne, el pescado y los huevos tienen un mayor contenido en agua y no contienen glúcidos, mientras que las leguminosas son ricas en almidón.
Las leguminosas contienen también celulosa y por ello su coeficiente de digestibilidad es bajo, siendo necesaria la cocción para hacer las cubiertas celulares más digestibles.
Las legumbres se parecen en cierto sentido a los cereales, pero con la diferencia de que la proteína de las leguminosas es mejor y está en mayor cantidad.
El contenido proteico oscila entre el 20 y el 25 por ciento (la soja contiene aún más). Estas proteínas son principalmente globulinas, pero también se encuentran albúminas en algunas especies. Las proteínas, por ser de origen vegetal, son de menor valor biológico que las que contienen los alimentos de origen animal, aunque dentro de las vegetales son las de mayor valor biológico. (Este se encuentra en función de su composición en aminoácidos y representa el porcentaje de éstos utilizables en la síntesis proteica del organismo que la ha ingerido; es, por lo tanto, una forma de evaluar la calidad de la proteína.)
La composición en aminoácidos de la proteína de las legumbres se parece a la de la carne y contiene lisina, aminoácido en el que es deficitaria la proteína de los cereales, los que, a su vez, contienen metionina, en la que son deficientes las legumbres. Si se toman legumbres con cereales, se complementan muy bien las proteínas de ambos alimentos, cuyo valor se vuelve casi igual al de la carne. Muchos platos populares obedecen instintivamente a este principio: arroz con judías, purés, etc.