Orthomolekulare Medizin ist die Erhaltung der Gesundheit und die Behandlung von Krankheiten durch Veränderung der Konzentration von Substanzen im menschlichen Körper, die normalerweise im Körper vorhanden und für die Gesundheit erforderlich sind“.

Eine ausgewogene Zufuhr von Vitaminen, Mineralstoffen, Spurenelementen sowie Amino- und Fettsäuren ist für die Gesundheit und das tägliche Wohlbefinden jedes Menschen unentbehrlich. Kann der natürliche Bedarf des Organismus durch die Ernährung nicht gedeckt werden, müssen diese Nährstoffe (sog. Nutrienten) gezielt substituiert werden. Die orthomolekulare Medizin bildet dabei die wissenschaftliche Grundlage für die optimale Versorgung des Organismus mit den jeweiligen Nährstoffen.
Der Nährstoffbedarf des menschlichen Organismus ist zum einen von der Art der Intensität der erbrachten Leistung sowie von den Verwertungsmöglichkeiten der zur Verfügung stehenden Nährstoffe abhängig. Medikamente wie Antibiotika, Antihypertonika, Antikonvulsiva, Lipidsenker und Zytostatika beeinträchtigen die Aufnahme von Vitaminen und Mineralstoffen. Die Schadstoffbelastung der Umwelt, Stress, Schwangerschaft und Alter erhöhen den Bedarf an bestimmten Nährstoffen. Insbesondere im Alter addieren sich viele Faktoren, die zu einer negativen Nährstoffbilanz führen:
• unausgewogene und unzureichende Nahrungsaufnahme (z.B. Restaurant, Diskounter-Essen, MacDonald, oder auch 'Essen auf Rädern')

• verminderte Stoffwechselaktivität ( z.B. durch Bewegungsarmut )
• Schleimhautveränderungen und dadurch bedingte Resorptionstörungen.
Die sogenannte biochemische Individualität, ein Konzept, das auf der Arbeit von Roger J. Williams, Ph. D - einem Pionier auf dem Gebiet der Biochemie - basiert, spielt zusätzlich eine wichtige Rolle (Williams entdeckte in den 30er Jahren das Vitamin B5 = Pantothensäure). Bei der Behandlung seiner Patienten wurde Dr. Williams klar, dass jeder Mensch vom Standpunkt der Ernährung einzigartig ist und es daher von Mensch zu Mensch erhebliche Unterschiede im Nährstoffbedarf gibt. Man denke hierbei nur an die Vielzahl und die Funktion der am Stoffwechsel beteiligten Enzymsysteme. Kinder zum Beispiel variieren sehr stark in ihrem Vitamin-B6-Bedarf. Vitamin B6 ist u.a. als Coenzym am Aminosäurestoffwechsel, der Hämsynthese und am Stoffwechsel des zentralen Nervensystems beteiligt. Die biochemische Individualität verdeutlicht, dass der Nährstoffbedarf des einzelnen häufig weit über die Empfehlungen z. B. der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) hinausgeht. Die orthomolekulare Medizin versucht durch eine gezielte Substitution bestimmter Mikronahrstoffe die beschriebenen Nährstoffdefizite auszugleichen.
Eine entscheidende Rolle kommt der orthomolekularen Therapie in der Prävention (= Vorbeugung) und Prophylaxe von Erkrankungen zu. Eine frühzeitige Vitaminergänzung ist zum Beispiel zur Vorbeugung diabetischer Spätfolgen wie Mikro- und Makroangiopathien, Katarakt und Neuropathien unerlässlich. In der Krebsprophylaxe wird allgemein eine tägliche Vitaminsubstitution von 5000 I.U. Vitamin A, 200 bis 600 I.U. Vitamin E, 200 mg Selen und mindestens 1000 mg Vitamin C empfohlen.