Uleiul de măsline este un amestec de compuși organici, ceea ce face imposibilă furnizarea unei singure formulări chimice care să o reprezinte. Metoda de extragere a uleiului din măsline, împreună cu varietatea și maturitatea măslinelor folosite, afectează compoziția.
Cea mai mare parte a uleiului de măsline este constituită din trigliceride, care sunt grăsimi cu lungimi diferite ale lanțului de carbon. Uleiul conține cantități mici de acizi grași liberi provocați de descompunerea trigliceridelor. Pigmentele sunt substanțele chimice responsabile de culoarea uleiului. Fiecare lot de ulei are compuși de aromă ușor diferite. În plus, în ulei sunt fosfatide și steroli. Chiar dacă produsul finit este filtrat, există și bucăți de măsline microscopice în ulei.
