Dieta Atkinsa i ketoza są ze sobą ściśle powiązane, ponieważ celem tej diety jest zmuszenie organizmu do wejścia w stan ketozy. Podczas gdy organizm jest w stanie ketozy, wykorzystuje tłuszcz jako źródło energii zamiast cukrów, które zwykle wykorzystuje jako paliwo. Chociaż może to pomóc organizmowi spalić niektóre własne zapasy tłuszczu, większość tłuszczu, który jest rozkładany na energię, pochodzi bezpośrednio z pożywienia, które dana osoba spożywa. U wielu pacjentów dieta Atkinsa i ketoza są powiązane z szeregiem problemów zdrowotnych, w tym niewydolnością narządów i rakiem.
Logicznie wydaje się, że dieta Atkinsa i ketoza sprzyjają utracie tkanki tłuszczowej. W końcu osoby na tej diecie spożywają tak mało węglowodanów, że ich organizm nie ma innego wyjścia, jak tylko metabolizować tłuszcz, aby nadążyć za zapotrzebowaniem energetycznym organizmu. W praktyce jednak większość spalanego tłuszczu pochodzi z tłuszczu, który osoba spożywa wraz z mięsem, które jest głównym składnikiem diety Atkinsa. Jeśli ludzie nie ograniczą w wystarczającym stopniu spożycia kalorii i zwiększą aktywność, nie stracą ani tkanki tłuszczowej, ani wagi.
W normalnych warunkach organizm ludzki rozkłada węglowodany i cukry na glukozę, która jest wykorzystywana jako paliwo. Cukry można wykorzystać szybko, ale węglowodany muszą zostać rozłożone na cukry, zanim będą mogły być użyte. Dieta Atkinsa uniemożliwia organizmowi korzystanie z normalnego systemu metabolicznego, ponieważ osoby stosujące tę dietę poważnie ograniczają spożycie cukrów prostych i złożonych. Bez podstawowego źródła paliwa organizm przełącza się na zapasowy system spalania tłuszczu, którego zwykle używa w czasie głodu.
Chociaż krótkotrwałe stosowanie diety Atkinsa i ketozy w celu spalania tłuszczu zwykle nie jest szkodliwe, niektórzy ludzie doświadczają negatywnych skutków tej diety. Dieta Atkinsa, ponieważ w dużym stopniu opiera się na mięsie jako źródle pożywienia, często jest bogata w cholesterol. Z czasem cholesterol może uszkadzać układ krążenia i prowadzić do problemów z sercem, w tym niewydolności serca. Osoby stosujące dietę Atkinsa i stosujące ketozę do spalania tłuszczu mogą również mieć niedobór wielu witamin i minerałów, które występują tylko w owocach i warzywach, czyli produktach, które dieta Atkinsa ogranicza. Pacjenci powinni przedyskutować z lekarzem potencjalne korzyści i zagrożenia związane z dietą Atkinsa i ketozą przed próbą użycia ich w celu schudnięcia.