Полин гіркий багатий на дубильні речовини, флавоноїди, ефірні масла. У стеблах і листі містяться лактони, анабсинтин, абсинтин – саме вони надають гіркоти полину. Крім цього, в полині виявлені каротин, аскорбінова кислота, солі калію, яблучна та янтарна кислоти.