莪術根狀莖中含揮發油約1%～2.5%，目前從不同品種、不同產地的莪術油中分離鑒定出29～42種化合物，這些成分多為萜類及倍半萜衍生物。萜類化合物是存在于植物界的一大類化合物，具有多種生物活性，并且是某些中藥的主要有效成分。當前，藥學工作者對莪術醇、欖香烯的研究較多，其抗腫瘤、抗病毒的療效已得到肯定。莪術揮發油中的莪術二酮，臨床應用表明對宮頸癌有較好的療效；同時莪術揮發油中的姜黃醇、1，8-桉葉素、吉馬酮、姜黃酮、芳姜黃酮和樟腦等成分具有抗腫瘤、抗炎、抗菌、平喘、鎮痛和利膽等作用。隨著分析方法的不斷發展，對莪術油中的成分進行了深入研究，發現其中尚含有表莪術酮、莪術烯、焦莪術酮、異莪術醇、去氧莪術酮、呋喃二烯酮、去氫莪術二酮、α-蒎烯、β-蒎烯、樟烯、異龍腦、龍腦、桉油精、異呋吉馬酮、川芎嗪、莪術烯酮、異莪術烯醇等。

將溫莪術飲片經水蒸氣蒸餾，得到棕褐色揮發油。濾取析出結晶，以石油醚（沸程30～60℃）充分洗滌后，用無水乙醇重結晶，得到無色針狀結晶即莪術醇針狀結晶。薄層層析鑒定為單一斑點。熔點：143.5～144℃，易溶于乙醚、三氯甲烷，溶于乙醇，微溶于石油醚，幾乎不溶于水。用質譜測得莪術醇的分子量為236，元素分析計算（試驗值：C：76.04%；H：10.32%；理論值：C：76.22%，H：10.24%）得出分子式：C ₁₅H ₂₄O ₂。紅外光譜測定3420cm ^-1（羥基），3096cm ^-1，1645cm ^-1，882cm ^-1（亞乙烯基）［理論值：3420cm ^-1（羥基），3096cm ^-1，1645cm ^-1，882cm ^-1（亞乙烯基）］。將莪術醇用醋酐吡啶進行?；?，得無色油狀物；折光率為 為1.484；元素分析C：73.71%，H：9.30%；紅外光譜測定1757cm ^-1，1212cm ^-1（乙?；?，3096cm ^-1，1647cm ^-1，886cm ^-1（亞乙烯基）［理論值：1757cm ^-1，1214cm ^-1（羥基），3096cm ^-1， 1647cm ^-1，882cm ^-1（亞乙烯基）］。

莪術油中主要成分莪術醇、莪術二酮、吉馬酮、β-欖香烯結構式見圖1-3-1、1-3-2、1-3-3、1-3-4。

周欣等利用氣相色譜-質譜聯用儀對不同品種、不同產地的莪術揮發油［市售莪術油、溫莪術油、蓬莪術油、浙江永嘉莪術油（A樣）、浙江永嘉莪術油（B樣）、瑞安陶川莪術油］中的化學成分進行分析鑒定。取莪術揮發油1μl（乙醚溶液），用氣相色譜-質譜聯用儀分析鑒定，選用HP-5MS　5%Phenyl Methyl Siloxane（30m× 0.25mm，0.25μm）彈性石英毛細管柱為色譜柱，氣相色譜條件：柱溫60℃，以10℃/min升溫至100℃，再以4℃/min升溫至200℃后，以20℃/min升溫至300℃，保持2分鐘；汽化室溫度250℃；載氣為高純氦氣；柱前壓52.5kPa，載氣流量1.0ml/min；進樣量1μl（用乙醚作稀釋液）；分流比40∶1。質譜條件：離子源為EI源；離子源溫度30℃；四極桿溫度150℃；電子能量70eV；發射電流34.6μA；倍增器電壓1388V；接口溫度280℃；溶劑延遲3分鐘；質量范圍10～550。分別檢出88～106個峰及對應的質譜峰，通過HP MSD化學工作站檢索Nist98標準質譜圖庫和WILEY質譜圖庫，并結合有關文獻譜圖解析，分別鑒定出29～42個化合物。通過HP MSD化學工作站數據處理系統，按峰面積歸一化法進行計算求得各化學成分在揮發油中的相對含量。研究發現，不同品種、不同產地的莪術，其揮發油中化學成分有較大差別，所得的各化學成分在揮發油中的相對峰面積百分含量見表1-3-1。從表中可知，不同品種、不同產地的莪術揮發油中的化學成分及其相對峰面積的百分含量有較大差別，有些品種或產地的莪術揮發油中不含莪術二酮、莪術酮、莪術醇、姜黃醇等具抗癌活性的成分。這一研究為控制莪術揮發油的質量提供理論依據，提示在中成藥產品質量控制中，應確定藥材的品種、產地等影響因素。

李愛群用氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）分析了浙江、四川和福建所產莪術揮發油的成分。分別將浙江、四川、福建產的莪術粉碎，經水蒸氣蒸餾，蒸餾液用乙醚萃取，無水硫酸鈉干燥后濃縮得到的淡黃色揮發油——莪術油。分別用乙腈稀釋后進樣，色譜條件：進樣口溫度為250℃，離子源溫度為230℃，電離電壓為70V，載氣為氦氣，流速為1ml/min；采用程序升溫，起始溫度70℃，升溫速率3℃/min，升至145℃，維持10分鐘，再以3℃/min升至210℃。不同產地莪術揮發油的總離子流（TIC）圖分別見圖1-3-5、1-3-6、1-3-7。從總離子流圖中可見，不同產地的莪術所提取的揮發油成分相差較大，福建產莪術的揮發油成分明顯比浙江和四川的多。本試驗結果表明，不同產地莪術的揮發油的成分差異較大，其中3種抗癌活性成分β-欖香烯、莪術醇、莪術酮存在明顯差異，其中四川產莪術揮發油中沒有檢測到莪術醇和莪術酮。該研究提示在使用莪術作為原料制備制劑時，應規定莪術的產地。

孫秀燕對四川、廣西、浙江這三個產地的莪術油化學組成進行考察，所采用的氣相色譜條件：色譜柱為DB-5（30m×0.25mm，0.25μm），柱溫70℃，以10℃/min的速率升溫至250℃，然后保持20分鐘；汽化室溫度250℃，載氣為氦氣，流量0.9ml/min；質譜條件：離子源為EI源，溫度200℃，70eV，進樣量1μl。將這三種不同產地的莪術油按上述GC-MS條件檢測，對得到的總離子流各主要色譜峰的質譜圖進行比較（圖1-3-8），如果以保留時間15分鐘為界，將總離子流圖分為A區和B區，發現15分鐘之前的A區色譜峰是不同產地莪術油的共有峰，它們之間僅存在相對量的差別；而不同產地莪術的特有峰主要出現在15分鐘之后的B區，B區可顯示莪術油的特征峰；蓬莪術含量最大的組分為莪術酮（22.44%）；在廣西莪術（5.52%）和溫莪術（3.27%）中則含量很少；溫莪術中主要成分之一莪術二酮（15.99%）比廣莪術（2.18%）和蓬莪術（1.44%）高出7～14倍，提示考慮以莪術酮和莪術二酮的含量來區別蓬莪術和溫莪術。在保留時間在20～21分鐘的色譜圖中，僅顯示出廣西莪術的一組特征峰，而其他品種未見出峰，提示可將此時間段作為廣西莪術區別于其他品種的特征區。經GC分析，3個品種莪術油中共有的14個特征成分相對含量在80%以上，基本能代表和反映出這三個不同產地莪術品種的莪術油的主要組分，因此可作為莪術油的指紋峰。