研究表明桑叶中主要黄酮类、生物碱类、苯丙素类、挥发油、甾体、有机酸等化学成分。
黄酮类成分是桑叶的主要活性成分之一，黄酮含量约为桑叶干重的1%-3%。其中以槲皮素和山柰酚为苷元的黄酮醇及黄酮醇苷类是桑叶中的主要黄酮类化合物，包括芦丁、异槲皮苷、紫云英苷、槲皮素-3-O-(6′′-O-乙酰基)-β-D-吡喃葡萄糖苷、山柰酚-3-O-(6′′-O-乙酰基)-β-D-吡喃葡萄糖苷、槲皮素-3-O-(6′′-O-丙二酰基)-β-D-吡喃葡萄糖苷和山柰酚-3-O-(6′′-O-丙二酰基)-β-D-吡喃葡萄糖苷。
桑叶中的苯丙素类化合物主要有简单苯丙素类和香豆素类，其中绿原酸在桑叶中含量较高。
除了以上主要成分，桑叶中还含有β-谷甾醇、胡萝卜苷等甾体化合物；苯甲酸、3，4-二羟基苯甲酸、γ-氨基丁酸等简单有机酸类；挥发油及氨基酸等化学物质。