Kjemisk sett, består H II-regioner av ca. 90 % hydrogen. Det sterkeste hydrogenemisjonsspekteret ved 656,3 nm gir H II-regioner den karakteristiske rødfargen. De resterende 10 % av H II-regionene er primært helium, med spormengder av tyngre grunnstoffer. På tvers av galaksen, er det funnet at mengden tyngre grunnstoffer i H II-regioner avtar med økende avstand fra det galaktiske sentrum. Dette kommer av at over galaksen levetid, har intensiteten av stjernedannelser vært større i de mer kompakte sentrale regionene, og ført til større anrikelse av den regionen av det interstellare materiet med nukleosyntese som produkt.