檀香的化學成分主要包括揮髮油，其中含有α-檀香萜醇和β-檀香萜醇，這兩種成分占揮髮油總量的90%以上。除此之外，檀香揮髮油中還含有檀萜烯、α-檀香萜烯、β-檀香萜烯、檀萜烯酮、檀萜烯酮醇、檀香萜酸、檀油酸、紫檀萜醛等成分。
檀香的化學成分還包括倍半萜類、單萜類、木質素類及其他化合物。其中，倍半萜類化合物是檀香的主要成分，已經報導了148種倍半萜類化合物。除了大量的倍半萜類化合物外，檀香揮髮油中還含有少量的單萜類化合物，其中以無環單萜為主。而有環單萜基本上沒有活性。此外，檀香中還含有木脂素類成分，已經報導了8種木脂素類化合物，其中部分具有抗癌細胞的作用。此外，檀香中還含有酚酸類和脂肪酸類化合物等其他成分。