Химический состав фитонцидов различен. Как правило, это комплекс соединений – гликозидов, терпеноидов, дубильных и прочих веществ, не относящихся к трем основным классам природных соединений – белкам, углеводам и жирам. Различают неэкскреторные (нелетучие) фитонциды (растворенные в тканевых жидкостях растений) и их летучие фракции, выделяемые в атмосферу, почву и воду (у водных растений).