1.根部含有芍藥苷、牡丹酚、芍藥甙、苯甲酸約1.07%、揮發油、脂肪油、樹脂、單寧、糖、澱粉、粘液、蛋白質、β-谷甾醇和三萜類。另一個四川生產商含有一種酸性物質，對金黃色葡萄球菌有抑制作用。
2.花含黃芪甙、山柰酚3,7-二葡萄糖甙、大量五倍子單寧（10%以上）、除蟲菊酯0.13%、13-基十四烷酸白牡丹β-谷甾醇、二十五碳烷等。葉子含有單寧酸。
3.牡丹含有芍藥苷、芍藥醇、芍藥花素。它還含有苯甲酰芍藥苷、白芍藥苷、氧基芍藥苷、芍藥苷元酮。它還含有苯甲酸、β-谷甾醇、五倍子單寧，等等。此外，它還含有揮發油、脂肪油、樹脂、糖、澱粉、粘液、蛋白質和三萜類成分。
4.抗炎作用 實驗表明，牡丹總苷對預防和治療大鼠佐劑性關節炎有明顯作用，能使大鼠腹腔巨噬細胞產生過多的過氧化氫，白細胞介素-1水平下降，並能使大鼠佐劑性關節炎引起的胸腺分裂反應低下和脾臟淋巴細胞產生白細胞介素-2的能力恢復正常。提示芍藥總苷對大鼠佐劑性關節炎有抗炎和功能依賴性免疫調節作用。芍藥提取物對大鼠蛋清的急性炎症水腫有明顯的抑制作用，對棉球肉芽腫的增殖也有抑制作用。
5.對免疫系統的影響 研究表明，牡丹對巨噬細胞的吞噬功能有增強作用。用50%牡丹煎劑0.8ml/天餵養小鼠5天，與對照組相比，小鼠腹部巨噬細胞的吞噬率和吞噬指數明顯提高。每天給小鼠灌服40mg/kg的芍藥總苷，也能促進其腹部巨噬細胞的吞噬功能。
實驗證明，芍藥總苷對腹腔巨噬細胞的吞噬作用有調節作用。牡丹總苷對脂多糖誘導的大鼠腹腔巨噬細胞產生白細胞介素-1有低濃度的促進作用和高濃度的抑制作用，由於白細胞介素-1在免疫調節和慢性炎症性疾病的形成中起著重要作用，可以認為牡丹總苷能調節白細胞介素-1的產生。白細胞介素-1的產生有可能是它發揮免疫調節作用和預防關節炎的機制之一。
研究還表明，牡丹總苷對大鼠腹部巨噬細胞產生的白三烯B4有劑量依賴性的抑制作用，100mg/L的抑制作用與同劑量的非甾體抗炎藥氟米沙星相當，但效果較慢。50%的抑制率為0.66mg/L；因此，牡丹總苷的抗炎和免疫調節作用也可能與它們對白三烯B4產生的影響有關。
