По содержанию витаминов петрушка превосходит многие овощи и фрукты. В зелени её имеется до 0,2 % аскорбиновой кислоты, до 0,01 % каротина, тиамин, рибофлавин, ретинол, никотиновая кислота, богатый набор минеральных солей (железа, калия, магния, кальция, фосфора), флавоноиды, белки, углеводы, пектиновые вещества, фитонциды.

Все части растения обладают приятным пряным вкусом, который обусловлен наличием эфирного масла. Содержание эфирного масла в плодах 2—7 %, в свежем растении 0,016—0,3 %, в сухих корнях — до 0,08 %. Оно представляет собой легкоподвижную жидкость зеленовато-жёлтого цвета. Основным компонентом эфирного масла из плодов и корней является апиол (или камфара петрушки). Кроме того, в масле из плодов содержатся α-пинен, миристицин, следы неидентифицированных альдегидов, кетонов, фенолов, а также стеариновая и пальмитиновая кислоты и петросилан.