Miód jest produktem o zróżnicowanym składzie chemicznym. Zależy on w dużym stopniu od rodzaju i gatunku roślin, z których pszczoły zbierają nektar lub spadź. W różnych typach
i odmianach miodu odkryto ponad 300 składników należących do kilkunastu grup chemicznych, przy czym większość z nich występuje w nieznacznych ilościach.
Zgodnie z Polską Normą zawartość wody w dojrzałym miodzie nie może przekraczać 20%. Wyjątkiem jest miód wrzosowy, w którym dopuszcza się 23% wody. Większość miodów zawiera wodę w granicach 17-18%. Spotykane są także miody o zawartości 13-15% wody (niektóre miody nektarowe wielokwiatowe i spadziowe).
Najliczniejszą grupę związków występujących w miodzie stanowią węglowodany
(średnio 77%). Zawartość cukrów redukujących w polskich miodach nektarowych
i spadziowych waha się od 67,9 do 77,7%. Przeważają cukry proste. Przeciętna zawartość glukozy wynosi 30%, a fruktozy 38%. Sacharoza występuje w miodach odmianowych
w granicach od 0,8% (miód gryczany i wrzosowy) do 7,7% (miód akacjowy). Średnio występuje ona w ilości 1,3%. Z dwucukrów redukujących w największej ilości spotykana jest maltoza
(do 5,4%), a z trójcukrów melecytoza, występująca wyłącznie w miodach spadziowych
(do 28%). Ponadto w różnych typach i odmianach miodu stwierdzono niewielkie ilości 22 innych cukrów (m.in. trehalozy, izomaltozy, melibiozy i gencjobiozy).
Do charakterystycznych związków powstających na skutek kwasowego rozkładu cukrów prostych, głównie fruktozy, należy zaliczyć 5-hydroksymetylofurfunal (5-HMF).
Ważną grupę związków pochodzących z nektaru lub spadzi stanowią kwasy organiczne (0,05-1,2%), które w zasadniczy sposób kształtują smak miodu. W największej ilości występują kwasy: glukonowy, jabłkowy i cytrynowy. Z innych kwasów wymienić należy: mlekowy, bursztynowy, winowy, szczawiowy, masłowy, propionowy, mrówkowy i octowy. Ponadto
w miodzie spotyka się 15 innych kwasów, w tym benzoesowy i pirogronowy.
Związki azotowe występują w miodzie w niewielkich ilościach. Zawartość białka nie przekracza zwykle 0,5%. Są to głównie albuminy i globuliny, będące składnikami wydzieliny gruczołów gardzielowych pszczół. Miód zawiera także niewielkie ilości wolnych aminokwasów (średnio 0,03%).
Do istotnych związków azotowych występujących w miodzie należą enzymy. Pochodzą one głównie z wydzieliny gruczołów ślinowych pszczół.
Do najważniejszych należy zaliczyć:
- inwertazę, która powoduje rozpad sacharozy do glukozy i fruktozy, czyli wywołuje tak zwaną inwersję,
- amylazy: alfa-amylaza prowadzi przemianę skrobi do dekstryn, natomiast beta-amylaza ich dalszy rozpad do maltozy (enzymy te zwane też są diastazami),
oksydazę glukozy - enzym powodujący utlenianie glukozy do kwasu glukonowego
(w reakcji tej powstaje także nadtlenek wodoru - związek o silnych właściwościach przeciwdrobnoustrojowych).
W miodzie stwierdzono również występowanie kilkunastu innych enzymów, w tym lizozymu.
W omawianym produkcie występują ponadto związki o charakterze hormonalnym. Ważne zadanie spełnia neurohormon acetylocholina. Pochodzi on z wydzieliny gruczołów gardzielowych pszczół i występuje w ilości do 5 mikrogramów w 1 g miodu. Poza tym miód zawiera wolną cholinę, która jest prekursorem wspomnianego hormonu.
W składzie miodu spotyka się zwykle związki flawonoidowe, reprezentowane głównie przez kemferol, kwercetynę, apigeninę i hesperetynę. Mogą również występować antocyjany, leukoantocyjany i katechiny.
Zasadniczą grupę połączeń, decydującą w dużym stopniu o smaku i aromacie miodu, stanowią składniki olejków eterycznych pochodzące z nektaru. Łącznie wyodrębniono
z miodu kilkadziesiąt substancji aromatycznych, wśród których znajdują się wyższe alkohole alifatyczne, aldehydy, ketony, estry i związki polifenolowe, m.in. aldehyd mrówkowy, octowy i izomasłowy, aceton i diacetyl. Uważa się, że aromat i smak miodu zależy także od innych związków, takich jak kwasy organiczne, cukry, aminokwasy, 5-HMF, garbniki i woski.
Barwa miodu uzależniona jest przede wszystkim od obecności związków karotenoidowych (głównie beta-karotenu), ksantofilu, chlorofilu i jego pochodnych, flawonoidów i antocyjanów. Ciemnienie miodów przypisuje się melanoidom, substancjom powstającym w wyniku reakcji cukrów, kwasu askorbinowego (witaminy C) i aminokwasów. Na barwę miodu wpływają także substancje koloidowe zbudowane z białek, drobin wosku pszczelego, wody
i biopierwiastków. W miodzie mogą występować w nieznacznych ilościach sterole, fosfolipidy i kwasy tłuszczowe. Ponadto w niektórych miodach odmianowych obecne są takie związki, jak arbutyna, gwajakol, katechina i kwas benzoesowy.
Miód zawiera niewielką ilość witamin. Zależy to głównie od obecności pyłku kwiatowego
i mleczka pszczelego. W miodzie występują zazwyczaj witaminy z grupy B w tym B1, B2, B6, kwas foliowy, kwas nikotynowy i kwas pantotenowy. Zawartość witaminy C w miodzie wynosi przeciętnie 22 mg, przy czym w miodzie gryczanym jej zawartość może dochodzić do 120 mikrogramów. Ponadto w niektórych miodach stwierdzono obecność witamin rozpuszczalnych w tłuszczach, głównie witaminy A.
Poszczególne odmiany miodu różnią się zarówno liczbą, jak i zawartością biopierwiastków, która wynosi średnio 0,3%. W miodzie znajduje się najwięcej potasu (do 4 mg/g), fosforu, magnezu i wapnia. W nieco mniejszej ilości występuje żelazo, krzem, siarka, miedź, fluor, cynk i mangan. Spośród innych ważnych biopierwiastków miód zawiera: kobalt, molibden, chrom i jod. Pozostałe składniki zawarte w miodzie określa się jako domieszki. Na ogół ich zawartość w miodach nie przekracza 1%. W pierwszym rzędzie wymienić można pyłek kwiatowy. W miodzie pszczelim znajduje się średnio 3000 ziarn pyłku w 1 g. Miód zawiera zazwyczaj także niewielką ilość mleczka pszczelego (średnio 1 µg/g).
Należy też wspomnieć o możliwości występowania w miodzie substancji toksycznych, do których zalicza się: hioscyjaminę i skopolaminę (nektar z bielunia i lulka czarnego), atropinę (nektar z pokrzyku), digitoksynę (nektar z naparstnicy żółtej) oraz akonitynę (pyłek kwiatowy z tojadu). Zatrucia u ludzi po spożyciu miodu zawierającego wymienione substancje występują jednak niezmiernie rzadko.