Nälgimisrežiim viitab ainevahetuse aeglustumisele, mis võib tekkida siis, kui keha saab pikema aja jooksul liiga vähe igapäevaseid kaloreid. Arvatakse, et kaasaegne metaboolse näljarežiimi teooria põhineb peaaegu täielikult teaduslikul uuringul, mida sageli nimetatakse Minnesota uuringuks. See uuring, mille viis läbi 1950. aastal teadlane Ancel Keys, dokumenteeris kuue kuu jooksul näljadieedi mõju normaalse kehakaaluga tervete noorte meeste rühmale. Uuringus jõuti järeldusele, et kui päevane kalorikogus väheneb vähemalt pooleni normaalsest vajadusest, võib baasainevahetus aeglustuda. Nälgimisrežiimil töötavatel inimestel võib üldiselt eeldada, et nad jätkavad kehakaalu langust, kuid nad langevad mõnevõrra aeglasemalt kui normaalselt toimiva ainevahetusega inimestel ja neil võib tekkida üldine letargia.
Mure enda kaalulangetamise takistamise pärast, süües liiga vähe igapäevaseid kaloreid ja nälgimise režiimi, võib olla dieedipidajate seas tavaline. Tundub, et Keysi uuringud on kindlaks teinud, et igapäevane kaloridefitsiit peab olema tõsine ja kestma pikas perspektiivis, et käivitada füsioloogilisi muutusi, mis põhjustavad ainevahetuse aeglustumist, mida nimetatakse näljarežiimiks. Eksperdid usuvad, et sellel režiimil on bioloogiline eesmärk, kuna see võimaldab inimkehal näljaperioodide jooksul ellu jääda isegi siis, kui keharasvavarud on väikesed. Keysi uuring näib viitavat sellele, et nälgimise režiim ei alga tavaliselt enne, kui indiviid saavutab naise keharasvasisalduse alla kuue protsendi või mehe puhul alla viie protsendi.
Arvatakse, et füsioloogiline mehhanism, mis viib nälgimise režiimi, tugineb leptiinina tuntud hormooni toimele. Keha rasvarakud eritavad tavaliselt leptiini. Leptiini tase veres aitab tavaliselt ajul jälgida füüsiliste rasvavarude ulatust. Madalam kalorite tarbimine ja suurenenud kaalulangus võivad vähendada leptiini taset, vähendades leptiini sekreteerivate rasvarakkude arvu kehas. Kui keha rasvaprotsent langeb alla minimaalse vajaliku taseme, annab leptiini vähenemine ajule märku metaboolse aeglustumise protsessi alustamisest.
Nälgimisrežiim ei takista tavaliselt edasist kaalulangust. Kaalulangus jätkub enamikul juhtudel, kuigi tavaliselt toimub see aeglasemalt, kui võiks eeldada dieedipidajal, kes selles seisundis ei ole. Nälgimisrežiimil olevad inimesed võivad kogeda ka tõsist energiapuudust, kuna tõenäoliselt ei saa nad tavapäraste igapäevatoimingute jaoks vajalikke kaloreid.