植物需要量较大的必需元素，又称常量元素。包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）。碳和氧各约占植物体干重的45%，氢约占植物干重的6%；三者共占植物干重95%以上。它们是植物有机化合物的主要组成部分，其余部分就是氮、磷、钾、钙、镁、硫及一些微量元素。

CO₂是光合作用的原料，适当增加空气中CO₂浓度可促进光合作用进行。氧是植物有氧呼吸所必需，在呼吸链的末端，O₂是电子（e^-）及质子（H^＋）的受体（ac-ceptor）。氢在氧化还原反应中作为还原剂，参与NAD（P）还原过程。H^＋在光合及呼吸过程中保持H^＋梯度是必需的，所以它在能量代谢中有重要功能。此外，H^＋还是细胞内保持离子平衡及维持一定pH值所必需。

有机化合物的基本结构组分除碳、氢、氧外，氮、硫、磷也都是形成植物体内多种有机化合物所必需。例如形成蛋白质必需氮、硫、磷；形成核酸必需氮和磷；氮和磷还是一些辅酶如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）的组成成分；硫也是一些辅酶如辅酶A（CoA）及焦磷酸硫胺（TPP）的组成成分。硫氢基（-SH）是许多酶的活性部位。磷和硫是一些膜脂的成分等。

磷参与能量代谢，细胞内能量的贮备和释放主要是通过腺苷二磷酸（ADP）和腺苷三磷酸（ATP）间的相互转变过程。

K^＋是许多酶的活化剂，多方面参与植物代谢过程。在细胞渗透调节和电化学平衡中，K^＋有很重要的功能。Mg^2＋也是一些酶的活化剂，例如转移磷酸基的酶和在光合碳同化中的关键酶——1，5-二磷酸核酮糖羧化酶都需要Mg^2＋活化；镁是叶绿素的组成成分；在光合作用中保持类囊体的质子梯度需要Mg^2＋和K^＋。Ca^2＋在保持膜结构的稳定性方面有重要作用。钙是细胞壁的组成成分，故为新细胞形成所必需；Ca^2＋与钙调素（CaM，Calmodulin）形成复合物，可活化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）激酶及ATP酶；花粉发芽和花粉管伸长也需要钙，沿着花粉管伸长的方向需要有一钙浓度梯度，花粉管先端的钙浓度最高。

由于各种大量元素的功能不同，所以在缺乏不同的元素时表现出不同症状（见植物营养诊断）。