最早的生酮饮食开始于20世纪20年代初，那时神经病学家用生酮饮食治疗儿童难治性癫痫。生酮饮食治疗癫痫的机制目前还没有完全明确，但可能与饥饿状态下的代谢变化有关，包括血浆游离脂肪酸增加、酮体升高、血糖及胰岛素波动减少等，大脑的能量供应也从葡萄糖变为酮体。
在近几十年，生酮饮食才被用于减肥。短期的临床试验和一些个案都显示生酮饮食减肥很好，同时对于血糖、胰岛素敏感性、血脂等一些代谢指标也有很好的调节作用。生酮饮食减肥的原理有以下几点：
1. 高脂饮食可以增加饱腹感，减少进食，酮体本身就有抑制食欲的作用。
2. 极低碳水化合物膳食可以减少促进热量储存的胰岛素分泌，同时也减少促进食欲的饥饿素的分泌，从而减少主动进食并防止把多余的热量储存为脂肪。
3. 使用脂肪供能，也就是生酮的过程所消耗的热量多于通过碳水化合物供能，导致生酮饮食时基础代谢下降不明显。但随着身体对于生酮饮食的适应和体重降低，基础代谢下降少的优势会逐渐消失。
4. 直接利用脂肪供能和低胰岛素状态对于减少内脏脂肪的更明显，但是由于身体处在一种“饥饿”的状态，又缺少胰岛素这种重要的合成激素，所以在进行生酮饮食的同时很难增肌。
5. 因为食欲减少和能吃的食物种类明显减少，所以总热量摄入在生酮饮食中低于正常饮食，不需要特别计算热量。
6. 生酮的过程会伴有一定的利尿，同时糖原消耗也会减少身体中的水分储备，所以在生酮饮食早期会有明显的体重减轻，甚至一周可以达到5kg左右。
