烟草主要是由碳水化合物（占40%~50%）羧酸、色素、萜烯类物质、链烷烃、类脂物质等组成，同时还有一些生长过程中必需的营养物（如硝酸盐等）以及某些污染物（如农药、重要金属元素等）。烟草与别的植物不同这点是所含的萜烯类物质比较丰富，即通常所说的“蜡质”或“尼古丁”。
吸烟者吸入香烟过程，是香烟在不完全燃烧过程中发生一系列的热分解与热合成的化学反应，形成大量新的物质，其化学成分很复杂，从烟雾中分离出有害成分达3000余种，其中主要有毒物质为尼古丁（烟碱）、烟焦油、一氧化碳、氢氰酸、氨及芳香化合物等一系列有毒物质。
在烟草中原有的蛋白质、碳水化合物、维生素、氨基酸等人体需要的有益物质，如果把它作食用那是有益的，但是把它作为香烟，经过燃烧而释放出烟雾灰尘等，也都变成有害物质。烟草点燃的烟雾由两部分组成，其中气体部分，占据92%，包括多量的氧和氮无害气体和一定量的一氧化碳及微量的致癌、促癌、纤毛毒物质。粒相部分占8%，主要为尼古丁和烟焦油。
