蜂蜜是一种高度复杂的糖类饱和溶液，糖分约占3/4，水分约占1/4以下。此外，蜂蜜中还含有蛋白质、氨基酸、维生素、微量元素、有机酸、色素、芳香物质的高级醇、胶质物、醇素、花粉、激素等。到目前为止，在蜂蜜中已经被鉴定出的物质有180多种，有少量物质尚待确认。蜂蜜中的各种成分和含量随蜜种不同而异。即使是同一种类的蜂蜜，采自不同地区，由于受气候条件、上壤性质、养蜂技术等诸多环境因素的影响，也极少出现有完全相同成分和相同含量的分析结果。
水分
通常蜂蜜中水分含最在12%～27%，平均含量18%，封盖后的蜂蜜水分含量不超过20%，我国规定蜂蜜的水分含量低于25%(含25%)，出口蜂蜜要求等于或小于18%。蜂蜜的水分是来自于花蜜，是花蜜经过酿造成蜂蜜时残留下来的。蜂蜜含水量的高低是标志蜂蜜的成熟度，一般蜜脾封盖率在80%以上，被认为蜂蜜已经酿造成熟，这时的水分含量不超过20%。蜂蜜中水分含量对它的耐藏性、结晶和黏稠度影响很大。低水分的蜂蜜可长期贮存不变质。
糖分
蜂蜜的主受成分是碳水化合物蜂蜜中的糖类占总成分的70% -80%蜂蜜中的这些糖分以单糖为主(即葡萄糖和果糖)，通常占蜂蜜总成分的65%以上。其次是双糖，它们是麦芽糖、曲二糖、异麦芽糖、海藻糖、松二糖、昆布二糖、黑曲霉二糖、龙胆二糖等。此外，还有少量的多糖，如松三糖、麦芽三糖、1蔗果三糖、棉籽三精、果糖麦芽糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖等。
酸类化合物
蜂蜜中的酸类化合物包括有机酸、无机酸和氨基酸，有机酸的平均含量约占蜂蜜的0.l%，其中最主要的是柠檬酸和葡萄糖酸，此外还含有醋酸、丁酸、苹果酸、琥珀酸及少量的甲酸和乳酸等。蜂蜜中的无机酸包括磷酸、硼酸、碳酸和盐酸等。蜂蜜中的氨基酸大约有17种，含量为0.1% -0.78%，其中最主要的氢基酸是脯氨酸，其次是天门冬氨酸和赖氨酸，此外还有组胺酸、精氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、胱氨酸、缬氧酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等。蜂蜜中的氨基酸的含量随花蜜、花粉的种类不同而异。由于蜂蜜中的酸类化合物种类较多，蜂蜜旱酸性，pH为4--5，但是蜂蜜是高浓度的糖溶液，甜度很岛，其酸味大部分被掩盖住，然而，它仍然赋予蜂蜜味道上的复杂性。
酶类化合物
蜂蜜中主要的酶是蔗糖酶(转化酶)和淀粉酶，蔗糖酶能将花蜜中的蔗糖转化为具有旋光性的单糖，即左旋糖(a-果糖，果糖)和右旋糖(a-葡萄糖、葡萄糖)，故称之为转化酶，蜂蜜的淀粉酶在蜂蜜中的作用尚不清楚，但它和其他酶一样对热不稳定，长期贮藏酶值会下降在常温下贮藏17个月之后，淀粉酶的含量可能会失去一半。所以，淀粉酶值的高低，可表示蜂蜜的新鲜度和成熟度，由于淀粉酶易于测定，目前世界各国都以淀粉酶值作为蜂蜜质量的重要指标之一。
蜂蜜中还含有较为重要的酶，如葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶、磷酸酶以及还原酶、类蛋白酶和酯酶等。这些酶主要来自于蜜蜂的唾液，它们是在酿造蜂蜜的过程中加入到蜂蜜中去的。
维生素
蜂蜜中的维生素以B族最为丰富，其次是维生素C。蜂蜜中的维生素主要来自于蜂蜜中的花粉，少量来自于花蜜。
矿物质
蜂蜜中的矿物质含量，在不同品种，同一品种来自不同地区的蜂蜜之间差别为0.02%~1.0%，平均为0.17%，主要有硅、镁、磷、锰、铁、钙、铜、钠、钾、铝、硼、铬、镍等。这些矿物质主要来自于花蜜，与蜜源植物生长的土壤和周围的大气有很大的关系，如土壤中缺钙时，蜂蜜中含钙量也低，有些矿物质会影响花蜜的生化过程，例如给土壤增施硼，不但会增加蜂蜜中的蔗糖和葡萄糖的含量，而且还会增加花蜜的流蜜量。值得注意的是，蜂蜜中的矿物质种类和含量与人体血液中的种类和含量几乎相同。
蛋白质和胶体蛋白
蜂蜜中的蛋白质有4～7种，其中有3种来自于花蜜，另外4种来自于蜜蜂。蜂蜜中的蛋白质通常以胶体物质的形式存在，它由蛋白质、蜡类、戊聚糖类和无机物组成的，通常被称之为胶体蛋白。它是分散在蜂蜜中的介于分子和悬浮颗粒(如花粉粒)之间不能用过滤方法除去的质粒。这种胶体物质在浅色蜂蜜中含量约0.2%，深色蜂蜜中含量约1%，。它对蜂蜜的色泽和混浊度有一定的影响。
芳香类化合物
蜂蜜中的芳香物质主要是醇和醛的衍生物及其相应的脂类化合物。这此芳香物质大部分来自于花蜜，少部分在酿制蜂蜜的过程中产生的，它赋予蜂蜜的独特的香气。例如，椴树蜜同椴树花一样含挥发油，挥发性成分中有倍半萜酯族醇，也就是使蜂蜜具有特殊芳香的麝子油醇。薄荷蜜和薄荷花都含有同样的挥发油，其成分有薄荷醇、薄荷呋哺、y派烯、水芹烯、柠檬烯、乙醛、桉脑油、香荆芥酚和麝香草酚等，这些挥发油使薄荷蜜儿有特殊的风味。
其他物质
蜂蜜中还含有糊精、色素、花粉、糖醇类、单宁类、树脂、羟甲基糠醛以及抗菌和生物活性物质。
蜂蜜有抗菌作用，除了蜂蜜呈酸性和蜂蜜是高浓度的糖溶液有抑制许多病原菌外，蜂蜜中确实还存在一种叫做过氧化氧的抗菌物质，它是蜂蜜中的葡萄糖氧化酶在对蜂蜜中的葡萄糖起作用时形成葡萄糖酸内酯时所产生的。它具有抑菌作用，但对热十分敏感，其作用大小因蜂蜜受热程度及花蜜来源的不同而异。在加工过程中加热过度，会失上蜂蜜的抗菌作用。此外，蜂蜜中还发现有其他的抗菌物质，如苯甲醇、茨烯、桉叶油等。
蜂蜜中还存在有生物活性物质，如蜂蜜能促进植物的生根作用;使豚鼠关节变硬的改善;引起春情的作用;酵母生长效应以及食物的促进作用和类胆碱作用。类胆碱作用被认为是蜂蜜中的胆碱和乙酰胆碱所引起的。
