香精油的成分多樣，主要包括烴類、醇類、酯類、酮類、醚類、酸類、酚類、胺類以及雜環衍生物等。不同植物的香精油成分會有所不同，例如，薰衣草精油中含有萜烯類、醇類、酯類等成分，而薄荷精油中則含有萜烯類、酚類等成分。
一些特定的精油還有其主要活性成分，例如沉香精油的主要成分包括倍半萜類、2-(2-苯乙基)色酮類、小分子芳香物質及脂肪酸類化合物等。而香茅醇是玫瑰、天竺葵、檸檬草等香味的主要組成化合物；樟腦主要存在於迷迭香、樟腦、長青綠等；香葉醇則是玫瑰、香茅等的香味組成化合物，還可以製造桃子、西柚、檸檬、鳳梨等味道。
總的來說，香精油是一種複雜的混合物，其成分和含量因植物種類和提取方法的不同而有所差異。