Polüküllastumata rasvhapetel on molekulis kaks või enam kaksiksidet. Neid nimetatakse asendamatuteks rasvhapeteks, kuna inimkeha ei suuda ise toota. Mõningaid polüküllastumata rasvhapete vorme saab taimsetest toiduainetest, teisi vorme saab ainult loomsetest allikatest. Erinevalt küllastunud rasvadest on paljud uuringud näidanud, et polüküllastumata rasvad on kasulikud kehale, eriti südamele ja ajule.
Polüküllastumata rasvade ja monoküllastumata rasvade erinevus seisneb selles, et polüküllastumata rasvadel on karboksüülhappe ja metüülrühma vahel rohkem kui üks kaksikside. Esimene kaksikside võib paikneda kas kolmandal, kuuendal või üheksandal positsioonil metüülrühmast eemal, mis seejärel määrab, kas see on oomega-3, oomega-6 või oomega-9. Omega-3 ja oomega-6 on polüküllastumata rasvhapete näited ja oomega-9 on näide monoküllastumata rasvhapetest. Oluline on tarbida oomega-3 ja oomega-6 tervislikus vahekorras umbes 1:3, et keha suudaks neid korralikult omastada.
Alfa-linoleenhape (ALA) ja linoolhape (LA) on polüküllastumata rasvhapete kaks vormi, mida keha ei saa toota, mistõttu tuleb neid saada toiduga. ALA on oomega-3 rasvhapete vorm ja see on saadaval taimsetest toitudest, nagu pähklid ja seemned, sojaoad, avokaadod ja lehtköögiviljad. Pärast kehasse sattumist toodetakse ALA kaheks muuks oomega-3 vormiks, mida tuntakse eikosapentaeenhappena (EPA) ja dokosaheksaeenhappena (DHA). EPA-d ja DHA-d võib saada ka loomsetest allikatest, nagu lõhe, sardiinid, makrell ja krevetid. Mõnel juhul ei suuda keha ALA-d kasutada ja seetõttu on loomsetest allikatest pärit EPA ja DHA hädavajalikud.
LA on oomega-6 vorm, mida võib saada taimsetest toiduainetest nagu pähklid ja seemned, avokaadod ja paljud taimeõlid, nagu soja-, päevalille- ja maisiõli. Pärast kehasse sattumist toodetakse sellest veel kaks oomega-6 vormi, mida nimetatakse arahhidoonhappeks (AA) ja gamma-linoleenhappeks (GLA). AA ja GLA võib saada ka loomsetest allikatest, nagu munad, linnuliha, liha ja piimatooted. Jällegi on need polüküllastumata rasvhapete vormid hädavajalikud juhtudel, kui keha ei suuda LA-d enda tootmiseks kasutada.
Polüküllastumata rasvhapete tervisega seotud eelised hõlmavad südame tervise paranemist, paremat mälu ja kaitset vähi, artriidi ja astma eest. Uuringud näitavad, et tervislikel õlidel on võime alandada kõrget kolesterooli ja triglütseriidide taset ning säilitada terve südamerütm. Polüküllastumata rasvhapete negatiivsed kõrvalmõjud võivad ilmneda ka siis, kui oomega-6 tarbitakse liigses koguses. Mõned neist kõrvaltoimetest on südamehaigused, artriit, vähk, osteoporoos ja depressioon.