核桃營養價值豐富，有“萬歲子”“長壽果”“養生之寶”的美譽。核桃中86%的脂肪是不飽和脂肪酸，核桃富含銅、鎂、鉀、維生素B6、葉酸和維生素B1，也含有纖維、磷、煙酸、鐵、維生素B2和泛酸。每50克核桃中，水分占3.6%，另含蛋白質7.2克、脂肪31克和碳水化合物9.2克。
胡桃仁含粗蛋白22.18%，其中可溶性蛋白的組成以谷氨酸為主，其次為精氨酸和天冬氨酸。粗脂類64.23%，其中中性脂類占93.05%；中性脂類中三酰甘油82.05%，甾醇脂3.86%，游離脂肪酸4.80%.總脂和中性脂類中脂肪酸組成主要為亞酸64.48%-69.95%和油酸13.89%-15.36%；三酰甘油所含脂肪酸主要為亞麻酸69.98；甾醇酯非皂化部分主要為β-谷甾醇，并有少量的菜油甾醇，豆甾醇，燕麥甾-5-烯醇，豆甾-7-稀醇；糖類13%；多種游離的必需氨基酸；異亮氨酸，亮氨酸，色氨酸，苯丙氨酸，纈氨酸，蘇氨酸及賴氨酸等，其含量為總氨基酸的47.50%。
果實含1，4-萘醌，胡桃葉醌，4-羥基-1-萘基-β-D-吡喃葡萄糖甙，4，8-二羥基-1-萘基-β-D-吡喃葡萄糖甙，鉀、鈣、鐵、錳、鋅、銅、鍶等多種微量元素，未成熟果實富含維生素C。果皮含水楊酸，對-羥基苯甲酸，香草酸，龍膽酸，對-羥基苯基酸，沒食子酸，對-香豆酸，阿魏酸，咖啡酸，芥子酸，原兒茶酸，丁香酸，和綠原酸。
末成熟果實外果皮含α－氨化胡桃葉醌，β－氫化胡桃葉醌，α－氫化胡桃葉醌－4-β-D-吡喃葡萄糖甙，1，4-萘醌，2-甲基-1，4-萘醌，胡桃葉醌，5-羥基-2-甲基-1，4-萘醌，5-羥基-3-甲基-1，4-萘醌,2.3-二甲基-5-羥基-1，4-萘醌及2，3-二氫-5-羥基-1，4-萘醌及2，3-二氫-5-羥基-2-甲基-1，4-萘醌。
