有毒真菌比较时，毒蝇伞的毒蕈硷浓度，比变红丝盖伞或小型的白色杯伞属物种，如白霜杯伞和环带杯伞还低。由于毒蝇伞的毒蕈硷浓度实在太低，因此毒蕈硷并不是毒蝇伞中毒的主要原因。主要存在于毒蝇伞的毒素为蝇蕈素（3-羟基-5-胺甲基-1-异恶唑，一种不饱和环状异羟肟酸），并且与一种胺基酸鹅膏蕈氨酸相关联。蝇蕈素是鹅膏蕈氨酸经由脱羧反应（经常是经由干燥方式）而产生出来的。蝇蕈素与鹅膏蕈氨酸于20世纪中叶发现。英格兰、日本与瑞士的研究发现，毒蝇伞的毒性效果主要来自于蝇蕈素与鹅膏蕈氨酸，而不是毒蕈硷。这些毒素并非平均分布