Lo zafferano contiene circa 150 sostanze aromatiche volatili che gli conferiscono le tipiche caratteristiche organolettiche.
Contiene alcaloidi, saponine, fitosteroli,la vitamina B1 (antiossidante e necessaria per la crescita) e B2 (favorisce lo scambio di O2 nelle cellule e in generale il metabolismo), eucaliptolo; è uno degli alimenti più ricchi di carotenoidi (licopene, α e β caroteni, zeoxantina) che hanno azione antiossidante e citoprottetiva, incrementando le resistenze immunitarie. Ciascuno di noi produce 5 gr di radicali liberi al giorno, responsabili dell'invecchiamento e dell'insorgenza di tumori: ebbene, con un pizzico di zafferano ne vengono eliminati il 20%!.
Dalla zeoxantina derivano, per degradazione enzimatica ad opera di una deossigenasi specifica, la crocetina, e la picrocrocina (in soluzone acquosa si idrolizza spontaneamente dando glucosio e safranale, principale responsabile dell'odore caratteristico; la reazione di esterificazione tra il diglucuronide β-D-gentiobiosio e la crocetina dà la α-crocina, che conferisce il tipico colore giallo oro).
Lo zafferano è un composto sia idrosolubile, per la presenza di glucosio, che liposolubile grazie alla crocetina, che è un poliene contenente un gruppo carbossilico. Tutto questo con un apporto calorico trascurabile.