不能水解成更简单的多羟基醛或多羟基酮的糖类，叫做单糖。单糖的通式是CnH2nOn。根据分子中所含的碳原子数，单糖分丙糖、丁糖、戊糖和己糖等。若结构是多羟基醛的单糖叫醛糖（如核糖是戊醛糖，葡萄糖、半乳糖是己醛糖），若结构是多羟基酮的单糖叫酮糖（如果糖、山梨糖是己酮糖）。单糖中最重要的是葡萄糖和果糖。单糖主要以环状半缩糖结构（氧环式结构）的形式存在。例如，在葡萄糖溶液中，葡萄糖分子是以α-或β- 环状半缩醛式和开链醛式互变平衡形式存在的。
单糖的环状结构比开链结构多一个不对称碳原子，这个碳原子上的羟基叫苷羟基，其他的羟基叫醇羟基。单糖具有羟基和羰基，能发生这些官能团的特征反应，作为醇能生成醚和酯，作为醛、酮能发生加成和氧化还原等反应。醛糖容易被溴水氧化成相应的糖酸，而酮糖没有这个反应，可以用这个反应区别醛糖和酮糖。单糖催化加氢，还原成相应的多元醇。单糖的氧环结构都有苷羟基，它们的溶液里都有开链结构。所以单糖都是还原糖。分子中没有苷羟基的糖，是非还原糖。因此，单糖（不论醛糖或酮糖）都能被费林试剂或多伦试剂氧化。
