牛蒡含菊糖、纖維素、蛋白質、鈣、磷、鐵等人體所需的多種維生素及礦物質，其中胡蘿卜素含量比胡蘿卜高150倍，蛋白質和鈣的含量為根莖類之首。牛蒡根含有菊糖及揮發油、牛蒡酸、多種多酚物質及醛類，并富含纖維素和氨基酸。
牛蒡根含有人體必需的各種氨基酸，且含量較高，尤其是具有特殊藥理作用的氨基酸含量高，如具有健腦作用的天門冬氨酸占總氨基酸的25%-28%，精氨酸占18%-20%，且含有Ca、Mg、Fe、 Mn、 Zn等人體必需的宏量元素和微量元素。