Дієта виключає м'ясні, рибні, молочні продукти та інші продукти, що містять тваринний і частково рослинний білок. Дефіцит білка поповнюється амінокислотними сумішами без фенілаланіну. Годування груддю дітей, хворих на фенілкетонурію, можливе і може бути успішним при дотриманні деяких обмежень.
Основний принцип дієтотерапії ФКУ – обмеження фенілаланіну, що надходить з їжею. З харчування виключають продукти з високим вмістом білка (відповідно, та фенілаланіну): м'ясо, м'ясопродукти, рибу, рибопродукти, сир, яйце, бобові, горіхи, шоколад та ін.
Хворих фенілкетонурією із звичних інших продуктів застосовують лише фрукти та овочі, причому в обмеженій кількості, а також напої. Можна, можливо додавати в раціон низькобілкову їжу – макарони, хліб, печиво, які випікаються зі спеціального борошна.
В основі класичної форми фенілкетонурії лежить недостатність ферменту фенілаланін-4-гідроксилази, що бере участь у конверсії фенілаланіну в тирозин в мітохондріях гепатоцитів.