天麻中含量较高的主要成分是天麻甙（gasTCMLIBodin），也称天麻素，其化学组成为对-羟甲基苯-β-D-吡喃葡萄糖甙（p-hydroxymethylphenyl-β-D-glucopyranoside）；另含天麻醚甙（gasTCMLIBodioside），其化学组成为双-（4-羟苄基）-醚-单-β-D-吡喃葡萄糖甙[bis-(4-hydroxybenzyl)ether-mono-β-D-glucoyranoside]。又含对-羟基苯甲基醇（p-hydroxybenzyl alcohol），对羟基苯甲基醛（p-hydroxybenzaldehyde），4-羟苄基甲醚（4-hydroxybenzyl methylether）,4-(4-羟苄氧基)苄基甲醚[4-（4-hydroxybenzyloxy）-benzyl methyl ether]，双（4-羟苄基）醚[bis(4-hydroxybenzyl)ether]，三[4-（β-D-吡喃葡萄糖氧基）苄基]枸橼酸酯{TCMLIBis-[4-(β-D-glucopyranosyloxy)benzyl]ciTCMLIBate，parishin}。又含香草醇（vanillyl alcohol），枸橼酸（ciTCMLIBic acid），枸橼酸甲酯（methyl ciTCMLIBate），琥珀酸（succinic acid），棕榈酸（palmitic acid），β-谷甾醇（β-sitosterol），胡萝卜甙（daucosterol），蔗糖（sucrose）。初生球茎含有一种抗真菌蛋白以及几丁质酶（chitnase），β-1，3-葡聚糖酶（β-1，3-glucanase）。还含有具增强免疫作用的天麻多糖以及多种微量元素，其中以铁的含量最高，氟、锰、锌、锶、碘、铜次之。
从新鲜天麻中分离得到酚性成分：天麻甙，对-羟基苯甲醇，对-羟基苯甲醛，3，4-二羟基苯甲醛（3，4-dihydroyxbenzaldehyde），4，4-二羟基二苯甲烷（4，4-dihydroxydiphenyl methane），对-羟苄基乙醚（p-hydroxybenzyl ethyl ether），4，4-二羟基二苄醚（4,4-dihydroxydibenzyl ether），4-乙氧基甲苯基-4-羟基苄醚（4-etho-xymethylphenyl-4-hydroxylbenzyl ether），三[4-（β-D-吡喃葡萄糖氧基）苄基]柠檬酸酯，对-乙氧甲基苯酚（4-ethoxymethylphenol）。
