De acordo com alguns estudos, se, por um lado, este regime alimentar limita consideravelmente as escolhas alimentares, por outro, consegue fornecer nutrição suficiente.

Alimentos não processados são das melhores coisas que podem ser ingeridos pelos humanos; alimentos crus ou frescos, orgânicos e não processados, especialmente aqueles permitidos pela dieta Paleo, não são apenas ricos em nutrientes, mas também baixos em hidratos de carbono, o que ajuda a reduzir a quantidade de gordura do corpo.
A dieta Paleo é especialmente útil para pessoas com diabetes, uma vez que inclui principalmente alimentos com baixo teor de hidratos de carbono, nutrientes que são convertidos em açúcar dentro do corpo e podem aumentar os níveis de açúcar no sangue em pessoas com diminuição da produção de insulina.

Um estudo publicado no European Journal of Clinical Nutrition também descobriu que, comparada a uma dieta normal, a dieta Paleo pode melhorar a pressão sanguínea, a tolerância à glicose, os níveis de colesterol no sangue e a sensibilidade à insulina.

Além de melhorar os sintomas da diabetes, a dieta Paleo também promove a saúde cardiovascular; num estudo recente, cientistas da Universidade do Michigan, nos Estados Unidos, relataram que a dieta Paleo pode reduzir os níveis de colesterol LDL e aumentar os níveis de colesterol HDL de uma maneira mais eficaz do que algumas dietas ditas saudáveis.

​​Por fim, a inflamação crónica está ligada a uma variedade de condições graves de saúde. Alimentos como peixes gordurosos, ricos em ómega-3 e que fazem parte da dieta Paleo, têm propriedades anti-inflamatórias que podem ajudar a prevenir a inflamação.