Zu den wichtigsten Inhaltsstoffen gehören die Sesquiterpenlactone Vulgarin und Pilostachyin. Sie sind verantwortlich für den bitteren Geschmack sowie für die antibakteriellen und antimykotischen Eigenschaften des Krautes.  in Beifuß sind außerdem bis zu 0,2 Prozent komplex zusammengesetztes ätherisches Öl mit den Hauptbestandteilen Kampfer, Thujon, Cineol, Linalool und Santonin enthalten sowie in kleineren Konzentrationen Flavonoide, Hydroxakumarine, Polyine, Triterpene und Carotinoide.