玫瑰精油的化學成分主要包括：
香茅醇
苯基乙醇
香葉醇
橙花醇
苯基乙醛
法呢醇（金合歡醇）
玫瑰蠟
微量的壬醇
芳樟醇
壬醛
檸檬醛
香芹酮
乙酸香茅
甲基丁子香酚
丁子香酚
此外，根據提取方法的不同，玫瑰精油的成分和香氣特點也有所區別：
玫瑰原精：採用溶劑萃取法提取，主要成分為苯乙醇，氣味嬌媚，香氣發散性強，持香度高。
玫瑰CO2（超臨界玫瑰）：採用超臨界萃取法提取，主要成分也是苯乙醇，但氣味更清雅，略帶酸味，玫瑰花香氣的層次感略差。
根據國家標準《中國苦水玫瑰精油 GB/T22443-2018》和國際標準《玫瑰油國際標準 ISO 9842:2003》，用水蒸氣蒸餾法提取的玫瑰精油為淺黃色至棕色液體，有時含有少量結晶，具有玫瑰花香氣，其中最主要的成分為香茅醇、橙花醇、香葉醇、苯乙醇等。