蜂蜜中含有180多种不同的物质，其主要成分是糖类和水分；此外，蜂蜜中还含有多种氨基酸、维生素、矿物质、芳香物、酶类和生物活性物质等。这些成分的组成和含量与蜜蜂的品种、蜜源植物的种类和蜂蜜的酿造过程有关，同时也受放蜂环境、采蜜季节及地域差异等因素的影响。
在医学上，蜂蜜对肝炎、胃病、高血压、肾炎、贫血、十二指肠溃疡、褥疮性溃疡等有一定的辅助疗效作用；同时具有抗菌、抗氧化、改善新陈代谢、促进消化功能恢复、改善体质、提高人体免疫力、解毒、降低癌症和心脏疾病发生几率的功能。目前，国内外学者对其主要化学成分、生物活性、功能性应用研究探讨也日渐深入，成为新的研究热点和重点。
【营养物质】蜂蜜中除含有大量的糖类、水分外，还含有氨基酸、矿物质、维生素、酶类等营养物质。
1、糖类
蜂蜜富含糖类成分，是过饱和糖溶液，其含量占蜂蜜干物质的95～99%。主要以果糖、葡萄糖等单糖为主，两者总含量占蜂蜜糖类总量的85～95%，且均可以被人体直接吸收利用；此外，蜂蜜中也存在少量的低聚糖，如：麦芽糖、蔗糖、异麦芽糖等。徐贤等从荆条和酸枣蜜中分离出9种糖类，其中单糖有果糖和葡萄糖，双糖有蔗糖、麦芽糖、麦芽酮糖、黑曲霉糖、海藻糖、麦芽糖，三糖只有吡喃葡萄糖基蔗糖。
2、酚酸类化合物
酚酸类化合物是蜂蜜中的又一重要活性成分，其中以苯甲酸和肉桂酸及它们的酯这两种酚酸类化合物最为常见。Tomas-Barberan等研究报道,根据蜜源植物的不同，蜂蜜中酚酸含量从1～100mg/100g。蜂蜜所含酚酸的种类有很大差异，有些酚酸化合物则是某种蜂蜜所特有的，因此蜂蜜中的酚酸类化合物常用来鉴别蜂蜜的蜜源植物。
3、黄酮类化合物
蜂蜜中的黄酮类化合物主要来自于植物花蜜、花粉和蜂胶，含量一般在20mg/kg左右。蜂蜜中的黄酮类化合物主要是以配基和糖普形式存在的黄酮醇、黄烷酮。现已鉴别出芹菜素、异鼠李素、高良姜素、槲皮素等32种蜂蜜中的黄酮类化合物。由于蜜源植物的不同，蜂蜜中黄酮类化合物的含量和种类也有所差别。
4、其他活性物质
蜂蜜在贮存和热加工过程中，会产生大量美拉德产物（如羟甲基糠醛），使蜂蜜的颜色加深，抗氧化活性增强。热加工对蜂蜜抗氧化活性的影响较大，在一定的温度范围内，随着加热温度的升高和加热时间的延长，蜂蜜的抗氧化活性增强。
【其他成分】
蜂蜜中的挥发性化合物是决定蜂蜜香气的主要成分，分为：醇类、酮类、醛类、环状化合物、碳水化合物以及氯化化合物等7大类。Alissandrakis等研究发现，某些挥发物质仅存在某种单花蜜中，其他花蜜中根本不存在或者含量极少，则可认为此挥发物是该种蜂蜜特有的挥发物质，并且可作为鉴定该种蜂蜜的标记物。