Trávicí soustava medonosné včely je dokonale přizpůsobena zpracování dvou zcela odlišných typů potravy: tekutého nektaru (a medu) bohatého na jednoduché cukry a pevného pylu bohatého na proteiny, lipidy a vitamíny. Anatomicky se dělí na tři hlavní úseky: přední střevo (stomodaeum), střední střevo (mesenteron/ventriculus) a zadní střevo (proctodaeum), přičemž každý úsek plní zcela odlišné fyziologické funkce.
Přední střevo zahrnuje ústní dutinu s příslušnými žlázami, hltan (pharynx) se svalnatými stěnami (pharyngeální pumpa nasávající tekutiny), jícen (oesophagus) – tenkou trubici procházející hrudí – a medonosný váček (ingluvies). V přední části střeva žádné trávení neprobíhá; jde výhradně o transportní trakt přizpůsobený pro manipulaci s tekutinami. Vyjímkou jsou enzymy přidávané do nektaru v medonosném váčku (invertáza) a v hltanu (různé hydrolýzy).
Proventrikulus (valva cardialis, žaludeční ústí) je klíčová regulační struktura na rozhraní medonosného váčku a středního střeva. Tvoří ho čtyři pohyblivé laloky ovládané svaly, fungující jako jednosměrný ventil. Proventrikulus reguluje průchod potravy z váčku do trávicího žaludku a zároveň filtruje: zachycuje pylová zrna z nektaru a propouští jen tekutou fázi. Tím zajistuje, že pyl putuje do žaludku k enzymatickému natrávení, zatímco čistý nektar je dávkován pro vlastní výživu včely.
Střední střevo (ventriculus) je místem vlastního trávení. Je to váčkovitý orgán s bohatě vaskularizovanou výstelkou tvořenou cylindrickým sekrečním epitelem produkujícím trávicí enzymy. Sekretem jsou lipázy (trávení tuků), proteázy (trávení bílkovin: proteáza, peptidáza), amylázy (trávení škrobů a glykogenu) a invertáza (doplňkové štěpení sacharózy). Epitel tvoří tzv. peritrofickou matrici (PM) – ochrannou trubici z chitinových vláken a mucinů obalující obsah žaludku. PM chrání epitelové buňky před přímým kontaktem s potravou a mechanickým poškozením, zachycuje patogeny a umožňuje trávení v izolovaném prostoru.
Střevní mikrobiom medonosné včely je evolučně stabilní komunita specializovaných mikrobů tvořená přibližně pěti hlavními fylogenetickými skupinami. Snodgrassella alvi (beta-proteobakterie) osídluje ileum a produkuje vrstvu biofilmu na luminálním povrchu. Gilliamella apicola (gamma-proteobakterie) se specializuje na fermentaci pektinu a komplexních polysacharidů pylu. Lactobacillus apis a Lactobacillus helsingborgensis produkují kyselinu mléčnou a antimikrobiální látky. Bifidobacterium asteroides metabolizuje oligosacharidy a posiluje imunitu. Tento mikrobiom je přenášen horizontálně mezi dospělými včelami trofylaxí, stabilizuje prostředí střeva a chrání před kolonizací patogeny.
Zadní střevo (proctodaeum) tvoří tenké ileum (kde probíhá resorpce vody a minerálů a kde ústí Malpighické trubice) a silnostěnné rectum sloužící k akumulaci a výdeji výkalů. Zdravý střevní trakt je předpokladem dlouhé životnosti dělnice – narušení mikrobiomu (antibiotiky, pesticidy) nebo infekce parazity (Nosema ceranae) vede k malabsorbci, průjmu a předčasnému úhynu.