明天麻含香荚兰醇、香荚兰醛、维生素A类物质、苷、结晶性中性物质、微量生物碱、黏液质等。天麻素是明天麻的主要有效成分，其含量约为0.025％。现已能人工合成天麻素、天麻苷元及其类似物。另外，天麻多糖也是明天麻的有效成分之一。天麻多糖对改善记忆力有一定的作用，其作用机理是通过提高大脑的乙酰胆碱的含量而改善记忆力，天麻多糖还可通过清除过量的自由基，起到延缓细胞的作用。