除了种子外，全株都含有尼古丁，但其浓度受品种、土壤类型、种植与天气条件影响。叶子中含有2至8%尼古丁，以苹果酸或柠檬酸盐的形式存在。
植物化学.研究认为，天然烟草中的多糖（如纤维素），是烟草中乙醛的前体物质。烟叶中的多酚主要是芦丁和绿原酸。氨基酸的主要种类则包括谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺，以及γ-氨基丁酸。吡啶生物碱在烟草中以自由基或盐类的形式存在。其中，90-95%的吡啶生物碱都是尼古丁，和则是大约各占2.5%。此外，烟草中亦含有少量的、、和2，3'-联吡啶等吡啶生物碱。