辣椒中的刺激性物質為辣椒素，其中辣椒素占69%，二氫辣椒素占22%，去甲二氫辣椒素占7%，高辣椒素1%，高二氫辣椒素1%。純辣椒素為單斜棱柱或短片狀晶體，熔點65℃，高溫下產生刺激性蒸發。辣椒素溶於乙醇、乙醚、苯和堿性水溶液，但不溶於冷水。辣椒中辣椒素的含量因品種而異，壹般為0.2-0.5%，但只要其質量分數達到1 mg/kg，就會使口感有明顯的辛辣感。
采用水蒸氣蒸餾法和溶劑萃取法提取辣椒中的揮發性物質，並用氣相色譜-質譜聯用儀對其進行分析，證明其中含有醇類、羥基化合物、吡嗪類環狀碳水化合物、樹脂等成分。