Thành phần hóa học và dinh dƣỡng của nấm men phụ thuộc vào chủng nấm men, môi trƣờng, trạng thái sinh lý cũng nhƣ điều kiện nuôi cấy. Nấm men chứa trung bình khoảng 70 – 75% nƣớc và 25 – 30% còn lại là chất khô. Các chất khô của nấm men bao gồm các thành phần sau:
Protein: chiếm khoảng 40 – 60% chất khô trong nấm men và có đủ các acid amin không thay thế.
Glucid: chiếm khoảng 24 – 40% chủ yếu là glycogen, đây là chất dự trữ tế bào. Theo thành phần cấu tạo thì glycogen giống nhƣ amylopectin nhƣng khác là khối lƣợng phân tử lớn hơn. Hàm lƣợng của nó trong tế bào nấm men phụ thuộc vào môi trƣờng dinh dƣỡng. Trong môi trƣờng dƣ lƣợng đƣờng, lƣợng glycogen tăng đáng kể. Dƣới tác dụng của α - amilase glycogen sẽ biến thành mantose và dextrin. Ngoài ra nấm men còn chứa polysacharic, trehalose, mannan, glucan và chitin. Những nghiên cứu động học về sự biến đổi năng lƣợng hydrat cacbon trong quá trình bảo quản nấm men cho thấy là glucan, mannan và dạng glycogen tan trong kiềm và axit clohydric là yếu tố cấu trúc tế bào, trong khi trehalose và glycogen tan trong axit acêtic, là chất tạo năng lƣợng chính cho tế bào. Hàm lƣợng trehalose trong nấm men có liên quan đến tính bền vững của nó, lƣợng trehalose càng cao, nấm men càng bền.
Lipid: chiếm khoảng 2 – 5%, là dinh dƣỡng dự trữ của nấm men. Trong nấm men còn chứa các chất tƣơng tự chất béo nhƣ lexithin và sterol. Trong đó, quan trọng hơn cả là ergoterol, chất này dễ biến thành vitamin D dƣới tác dụng của ánh sáng mặt trời, còn gọi là tiền vitamin D. Ngoài ra, nấm men còn có vitamin B2, B3, B5 và B6.
Chất khoáng: chiếm khoảng 5 – 11%, có vai trò quan trọng trong hoạt động của tế bào nấm men, đặc biệt là phospho có trong thành phần photphatid, nucleoprotein. Ngoài ra trong tế bào nấm men còn có chứa các ion kali, natri, canxi, magie, sắt, lƣu huỳnh và acid silicic.