A caquexia oncológica é uma síndrome multifatorial, associada a uma doença subjacente, caracterizada por perda involuntária de peso e comprometimento e redução da massa muscular esquelética, com ou sem perda de massa gorda. Surge em cenário de inflamação sistémica e distúrbio metabólico, acarretando um impacto significativo na toxicidade do tratamento, qualidade de vida, capacidade funcional e mortalidade. Embora o suporte nutricional convencional inclua o controlo de sintomas, inflamação e modulação metabólica e eficácia do tratamento, ele não é capaz de reverter totalmente a caquexia oncológica. Os objetivos nutricionais são fornecer uma ingestão energética e proteica adequadas, juntamente com uma combinação de agentes anti-inflamatórios e outros nutrientes. Nesta revisão, o foco está no efeito de certos nutrientes e moléculas bioativas na perda muscular, inflamação e caquexia oncológica (β-hidroxi-β-metil butirato, aminoácidos de cadeia ramificada, ácidos gordos polinsaturados, carnitina, polifenóis e vitamina D). Fontes alimentares que forneçam os nutrientes/moléculas mencionados devem ser recomendadas, em adição a um suporte nutricional convencional, pois é esperado que exerçam funções específicas na caquexia oncológica.