1、脂肪酸——芝麻含油量非常丰富，黑芝麻含油量可达50%左右，有研究发现黑芝麻油脂含有的脂肪酸达20种以上，其中不饱和脂肪酸约占80%。Ve含量为植物食品之冠。在这些不饱和脂肪酸中，多不饱和脂肪酸的亚油酸和单不饱和脂肪酸的油酸又约各占一半左右。
2、蛋白质——黑芝麻的营养成分中，蛋白质含量平均为20%左右。黑芝麻蛋白质构成氨基酸全面，含有人体所需的全部八种必需氨基酸。黑芝麻蛋白中还存在一些具有特殊活性的抗菌蛋白，如BS-P2蛋白等。
3、维生素——每百克黑芝麻中含维生素E高达约50毫克。维生素E具有非常好的抗氧化能力。
4、矿物质和微量元素——黑芝麻含有丰富的矿物质和微量元素，尤其是钙含量非常丰富，每百克黑芝麻中含钙接近800毫克，这比被人们熟知的补钙佳品牛奶还要高，因为每百克牛奶中钙含量也才200毫克左右。黑芝麻中钾多钠少，两者含量比例约为40:1，这对于控制血压和保持心脏健康非常重要。黑芝麻含镁也十分丰富。5、芝麻木脂素——芝麻木脂素是芝麻主要的生物活性物质。木脂素(木酚素)是植物中存在的一类植物雌激素，因在植物的木质部和树脂中发现较早且分布较多而得名。芝麻木脂素中包括多种成分，以芝麻素和芝麻林素为主，其中芝麻素占芝麻木脂素总含量的一半以上。
6、芝麻黑色素——天然色素由于具有安全无毒的性质，日益受到人们的关注，在已开发的天然色素中，红色、黄色、绿色等品种较多，蓝色较少，黑色则极为稀缺。黑芝麻黑色素，简称芝黑素，作为生物大分子，主要包括分子量较大的芝黑素Ⅰ和分子量较小的芝黑素Ⅱ，两者均属于水溶性儿茶酚型天然黑色素。
