麵粉主要由穀物磨成，含有多種對人體有益的營養成分，包括蛋白質、膳食纖維、維生素B族、礦物質等。其中，碳水化合物是麵粉中最主要的營養成分，約占總重量的75%。這些碳水化合物主要包括澱粉、糊精、纖維素以及各種游離糖和戊聚糖。在制粉過程中，纖維素和戊聚糖的大部分被除去，因此，純麵粉的碳水化合物主要以澱粉為主。
麵粉中的蛋白質含量也較高，一般在6%~14%之間。蛋白質是麵粉中能夠吸水形成麵筋的物質，主要由麥膠蛋白和麥谷蛋白組成。麵筋的形成包括蛋白質的水化作用和膨脹作用，這些過程使得麵團具有彈性和延伸性。
此外，麵粉中還含有豐富的脂肪，含量在1%~2%之間。小麥籽粒中的脂質含量為2%~4%，其中胚芽部脂質含量最高，達8%~15%；麩皮中約為6%；胚乳種脂質含量最少，為0.8%~1.5%。麵粉中所含有的微量脂肪在改變麵筋力方面起著重要的作用，同時也能與饅頭中的澱粉形成複合物，有助於阻止饅頭的老化。
需要注意的是，經過深加工的精米麵可能會去除穀皮、谷胚和糊粉層等結構，導致一些營養素的流失，如維生素B和膳食纖維。因此，主食中粗糧所占比例較小可能會導致攝入的膳食纖維不足，從而造成便秘。