玫瑰花香成分主要由單萜類化合物及其乙酸酯類衍生物組成。這些化合物包括香茅醇、香葉醇、橙花醇、芳樟醇等，以及它們的乙酸酯類，如乙酸香茅酯、乙酸香葉酯和乙酸橙花酯。此外，還有許多其他揮發性分子對玫瑰花的香氣有貢獻，總數可能達到300多種。例如，苯乙醇、香茅醛、香葉醛、橙花醛、香葉基丙酮、β-突厥酮、玫瑰醚等都是重要的香氣成分。
不同品種的玫瑰花香氣成分的含量和比例可能有所不同，這導致了香氣的差異。例如，一輪玫瑰的花香成分往往含有較高的酸類成分和較少的酯類成分，因此花香較為柔和、清淡。而某些品種的玫瑰花中，單萜類化合物的含量甚至可能超過70%。
具體到某些化合物，香葉醇具有甜的玫瑰花氣息，並帶有苦感；玫瑰醚具有清甜的花香香氣，類似新鮮香葉的香韻；香茅醇具有玫瑰的甜香；苯乙醇則具有清新的玫瑰甜香。乙酸苯乙酯和乙酸香葉酯也為玫瑰花香作出貢獻，後者帶有玫瑰和熏衣草的香氣。丁酸香茅酯則為玫瑰香氣帶來梅子的味道。