Химический состав натурального пчелиного меда сложен и подвержен значительным колебаниям. Он содержит сахара, декстрин, воду, белковые вещества, небелковые азотные вещества, витамины и прочие составные меда, полученные от различных видов нектара.
Главными составными частями углеводов меда являются глюкоза и фруктоза (т. е. инвертированный сахар), которые составляют около 90% всех сахаров меда. Эти моносахариды определяют основные качества меда: сладость, высокую питательную ценность, кристаллизацию, гигроскопичность и т. д.
В цветочном меде инвертированный сахар содержится в большом количестве — до 80%, а в падевом — до 60—70%. Чем больше инвертированного сахара в меде, тем выше его качество.
Из минеральных веществ в меде содержатся как макроэлементы (калий, натрий, кальций, магний, железо, фосфор и др.), так и микроэлементы (алюминий, медь, марганец, свинец, цинк и др.).
Большинство ученых придерживаются мнения, что в темном меде содержится больше минеральных веществ.
Научные работы, посвященные изучению минерального состава меда, в основном начали появляться во второй половине XX столетня. Большое научное значение имеют исследования, проведенные в Болгарии С. Младеновым. Он изучил минеральный состав 39 сортов меда, полученного из разных мест. Все сорта меда были разделены на пять групп: балканский, полевой, луговой, фруктовый и палевый. В результате проведенных исследований в пробах меда были обнаружены следующие элементы: алюминий (Al), бериллий (Вe), бор (В), висмут (Bi), барий (Ва), ванадий (V), германий (Ge), калий (К), кобальт (Со), кальций (Са), литий (Li), магний (Mg), медь (Cu), марганец (Mn), молибден (Мо), никель (Ni), натрий (Na), свинец (Pb), серебро (Ag), кремний (Si), стронций (Sr), титан (Ti), фосфор (Р), хром (Cr), цинк (Zn), сера (S), хлор (С1) и цирконий (Zr).
Исходя из анализа своей научной работы С. Младенов сообщил следующее: «Наши исследования отмечают впервые в мировой литературе присутствие в составе меда элементов Be, Bi, Ва, V, Ge, Ga, Ag, Co, Mo, Sr, Zr».
Состав элементов меда находится в прямой зависимости от вида медоносов и от минерального состава почвы района медосбора.