花椒不同部位中脂肪酸的种类和含量有所差异，同时也因花椒品种和地理差异的影响而不同。花椒种子包含 9 种脂肪酸，分别是棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、反油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸和二十烯酸，其中棕榈酸、油酸、亚油酸和亚麻酸的含量较高 。
花椒中的多不饱和脂肪酸亚油酸和 α-亚麻酸是人体的必需脂肪酸，也是评价油脂营养价值的重要指标，能预防心脑血管疾病、保护视力、增强人体免疫力，具有抗炎、抗氧化、延缓衰老等生理功能，在医药、保健品、食品等领域的应用前景广泛 。提取脂肪酸的方法有植物油浸提法、冷榨法、微波辅助提取、超临界 CO2 萃取、亚临界萃取技术以及水酶法等 。相关的分离提取技术有低温结晶法、尿素包合法、银离子络合法、柱层析法和分子蒸馏法等 。
氨基酸是构成蛋白质的小分子物质，用以维持花椒正常的生命活动。花椒中含有除了色氨酸之外的7 种必需氨基酸，可以作为植物蛋白源，与动物蛋白形成互补，满足人体更多的氨基酸需求。
除此之外，还含有 10 种半必需和非必需氨基酸，分别为甘氨酸 （Gly）、丝氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、天冬氨酸（Asp）、丙氨酸（Ala）、脯氨酸（Pro）、精氨酸（Arg）、酪氨酸（Tyr）、半胱氨酸（Cys）和组氨酸（His），营养丰富。
其中 Pro 的含量最高，约为 1.06%～1.52%，Pro 含量越高代表花椒抗干旱能力和适应环境能力越强；Cys 和蛋氨酸（Met）为花椒的第一限制性氨基酸。
微量元素在人体内的含量小，但对维持人体正常的生命活动和新陈代谢起重要的作用。不同品种、产地和花椒部位中所含微量元素的种类和数量是不同的，普遍含有 Ca、Fe、Mn、Zn、Cu 等 13～16 种微量元素 。其中铁元素的含量相对较高，能提高人体的免疫防御系统，与预防脑血管疾病密切相关；硒的含量相对较低。也有一些报道指出，花椒中含有少量的重金属铅和镉，随着人们食品安全意识的提高，花椒及花椒制品中有害金属的危害和风险评估体系应该被建立。
