苦楝树的干皮、根皮含苦楝素、水溶性成分C31H40O12，还含有其它苦味成分；干皮中还含有正三十烷，β-谷甾醇，葡萄糖和其他微量成分。
具有与山道年类似杀虫作用的化合物，还分离出香荚兰酸和dl-儿茶精，前者能驱除蛔虫与短膜壳绦虫。又从苦楝变种的叶子，分离出二种黄酮体：芸香甙和山柰酚-3-L-鼠李糖-D-葡萄糖甙。果实中的苦味成分有苦楝子酮、苦楝子醇。还有4，4，8-三甲基-3β，7α，23-三羟基-胆甾-14，24-二烯-21-羧酸-21，23-内酯。从日本苦楝的果实和果皮中，除得到苦楝子酮外，还有楝酮乙酸酯和去乙酰杜楝质等。
根皮及茎皮有毒。果实又称苦楝子，果肉亦有毒，老乡多用果肉为糨糊糊鞋底，一可以节约粮食，二可以防虫防蛀。
果实的毒性最强。如果误食会造成头痛、呕吐、恶心、腹痛、腹泻、昏睡、 抽搐、血压下降、呼吸麻痹而死亡。