Stärkelse, (C6H10O5)n, är en polysackarid som är den vanligaste kolhydraten i födan. Det finns bland annat i potatis, bröd, pasta och ris. Stärkelse består av molekylkedjor av glukos som kan vara raka (amylos) eller grenade (amylopektin). När vädret är gynnsamt producerar växterna mer energi än vad de förbrukar; överskottet lagras då i form av stärkelse. Stärkelse kan brytas ned till glukosenheter igen med hjälp av enzymet amylas. Mellanprodukten i den reaktionen är maltos.
Glukosresterna är (liksom i maltos) bundna med så kallad α-bindning, till skillnad från cellulosa (och cellobios) som har β-bindning. Detta gör att polymerkedjorna i cellulosa blir långsträckta, medan stärkelsekedjorna blir mer böjliga och som nystan. Människan kan inte bryta ner cellulosa, då amylas endast bryter upp α-bindningar. Betande djur (kor, hästar etc) kan inte heller bryta ner cellulosa, men de bakterier som lever i deras matsmältningssystem tillverkar olika former av cellulaser som hydrolyserar β-bindningarna i cellulosan. Reaktionen går relativt långsamt och det är en av anledningarna till att idisslare har flera avdelningar i sina magar.
Stärkelse av olika ursprung kan ha olika egenskaper på grund av olika stora stärkelsemolekyler, men av principiellt samma struktur.
Förekomst av stärkelse kan påvisas med jodprovet.
För användning i matlagning används i stort sett ren pulverformig stärkelse i form av exempelvis potatismjöl, majsstärkelse eller arrowrot, och fyller ofta rollen av förtjockningsmedel. Den främsta användningen är dock teknisk, för tillverkning av lim och etanol, som fyllnadsmedel i läkemedel, som tillsats i tryckfärger och som bindemedel vid tillverkning av papper och textiler. I moderna engångsförpackningar används ofta stärkelse för att öka naturens förmåga att bryta ned dem.
Stärkelse hör till gruppen "snabba kolhydrater", de bryts snabbt ner av kroppen och kan ge en stor höjning av blodsockernivån.