维生素和矿物质等是维持机体生命活动所必需的微量营养素，大量研究表明以适量、适宜的比例摄入维生素和其他营养素能减少大肠癌的发生。
（1）维生素A：维生素A及其衍生物具有抑制恶性肿瘤的作用，流行病学和实验研究表明维生素和视黄酸有抗人类结肠癌的作用，其可能机制如下：①维生素A能降低上皮组织分化，维持上皮组织正常形态；②维生素A还具有将已向癌细胞分化的移行细胞恢复正常的非凡作用；③维生素A的抗肿瘤作用可能与其调节细胞的分化、增殖和凋亡有关，也可能与抗氧化功能有关。
（2）维生素D：1,25-(OH)2-D3是维生素D在体内的活性形式，1,25-(OH)2-D3通过调节基因转录调节细胞的分化、增殖和生长，抑制肿瘤细胞的增殖。维生素D还可以调节钙的摄入。大量的流行病学证据表明，摄入乳制品或补钙与大肠癌的危险性呈负相关，可能的机制是钙通过与次胆酸结合，并使游离脂肪酸在肠道内形成不溶性的皂化物，减少这些化合物对结肠黏膜的刺激和毒性作用，从而减少结肠癌发生的危险性，钙也能直接影响结肠黏膜的增生。
（3）其他维生素：维生素C、E、β胡萝卜素也具有拮抗结直肠肿瘤发生的作用。多项研究表明这些抗氧化性维生素拮抗结直肠肿瘤的机制可能与自由基清除和阻止某些致癌物的形成有关，还可影响能量代谢，直接抑制癌细胞的生长。NariS等在一项关于结肠腺瘤病人和正常人血清及结肠黏膜组织中的抗氧化性维生素水平的研究中发现，结肠腺瘤病人和正常人血清中的α、γ维生素E、叶黄素、β异黄酮、番茄红素、α、β胡萝卜素无差异。而结肠腺瘤病人结肠黏膜组织中的浓度远低于正常人结肠黏膜组织中的浓度，表明结肠癌患者体内有较高的自由基活性。
（4）矿物质：近年来矿物质与结肠癌之间的关系越来越受重视。许多研究表明，无机元素锰、钻、铁、铜、硒、钾、镁、锌、锗等与患结肠癌的危险性呈显着负相关，并呈剂量反应关系，其中硒是目前研究最明确的对结肠癌发生有保护作用的微量元素。对结肠癌高发区浙江省嘉善县居民进行血硒及环境硒含量测定，发现血硒及大米、土壤中的硒均低于非结肠癌高发区。前瞻性群体研究及动物实验亦显示，缺乏硒可增加结直肠癌的发病率，补硒可抑制结肠癌的发生。此外，有研究显示土壤、食物中铝的缺乏亦是结肠癌高发的一个因素。
蔬菜与水果包含大量的有益物质和微量营养素，如类胡萝卜素和具有抗氧化活性的抗坏血酸，以及许多具有有效抗癌特性的其他活性物质如酚、黄酮类等。大多数已发表的研究显示，大量摄入蔬菜、水果与结直肠癌的低危险性有关，或认为蔬菜与水果在结直肠癌发生过程中起保护剂作用。已知的蔬菜与水果的保护作用机制包括抑制亚硝酸的形成、形成抗癌剂的底物、促使致癌物分解与结合、改变激素代谢、抗氧化剂作用等。一些动物实验也发现大豆可以降低大肠癌的危险性。高碳水化合物摄入量和高比例的谷物能量即使在调整了总能量之后也与大肠癌呈负相关，其可能机制是难消化的碳水化合物对结肠上皮有营养作用，并阻止细菌易位，而未发酵的碳水化合物能增加粪便体积，并可防治慢性功能性便秘和肠易激综合征。
