La composizione del miele e' molto complessa e come per altri prodotti dell'alveare vi sono sicuramente sostanze, in quantitativi minori, che non sono ancora note.
Vi sono però delle sostanze che sono sempre presenti in ogni tipo di miele, questi sono: zuccheri, acqua, sali minerali, acidi organici ed enzimi; presenti pero' in proporzioni diverse.
Di seguito analizzeremo le sostanza presenti nel miele.

Acqua
L'acqua è un componente del miele molto importante, in quanto ne condiziona la conservabilità e di conseguenza la qualità. Il valore ottimale si aggira intorno al 17%, mentre in commercio si possono reperire mieli con percentuali d'acqua comprese tra il 14 e il 17%.
Nel caso la percentuale sia bassa si riscontreranno problemi durante la lavorazione, mentre percentuali troppo alte provocano facilmente il verificarsi di fenomeni fermentativi.

Zuccheri
Gli zuccheri sono i principali componenti del miele. Rappresentano più del 95% della sostanza secca. La presenza degli zuccheri caratterizza nel miele la  viscosità, l’igroscopicità, lo stato fisico, il valore energetico e/o il potere dolcificante.
I due zuccheri principali sono glucosio e fruttosio che insieme costituiscono circa il 90% degli zuccheri totali. La proporzione tra i due zuccheri non è uguale, infatti il contenuto di fruttosio è leggermente superiore a quello del glucosio.
Oltre a questi due zuccheri si trovano in piccola proporzione anche altri zuccheri superiori (di- tri- e polisaccaridi) che non vanno ad influire, sostanzialmente, come glucosio e fruttosio, sulle proprietà dei singoli mieli.
Nel miele si trovano disaccaridi come maltosio e isomaltosio ed altri zuccheri che derivano dalle trasformazioni enzimatiche operate dalle secrezioni ghiandolari dell'ape.

Acidi Organici e sostanze minerali
Il miele ha un valore di pH compreso tra il 3,5 e il 4,5%. La percentuale risulta più alta nei mieli di melata, mentre è più bassa nei mieli di nettare. La presenza degli acidi organici, con gli altri componenti che prima abbiamo elencato,   caratterizza ogni singolo miele.
Le sostanze minerali variano dallo 0.02 all’ 1% a seconda del tipo di miele. La sostanza minerale che risulta maggiormente presente è il potassio, rappresenta circa il 3/4 della quantità totale. Altri sali che vanno a completare il restante quarto sono: calcio, fosforo, magnesio, silicio, ferro, rame, manganese. Essi provengono dal terreno in cui vive la pianta da cui le api raccolgono il nettare. I sali minerali influiscono sulla colorazione del miele; infatti mieli chiari risulteranno poveri di sali minerali.

Proteine
Sostanzialmente il miele è povero di sostanze azotate (0,2-0,3%). Le poche che si ritrovano o derivano da secrezioni delle api, come alcuni aminoacidi o sono dei costituenti della  melata e del nettare.

Enzimi
Essi sono sostanze proteiche che svolgono un importante ruolo di catalizzatori biologici, sono quindi elementi chiave nei processi chimici, accelerando o attivando particolari reazioni.
Partecipano  alla maggior parte delle reazioni che portano alla formazione del miele a partire dagli elementi base che sono melata e nettare.

Vitamine
Risulta essere estremamente basso il contenuto delle vitamine nel miele. Ad oggi si è accertata la presenza di alcune vitamine del gruppo B , del gruppo C e in quantità molto ridotte di vitamine idrosolubili. L'origine delle vitamine deriva dai  granuli di polline che si trovano nel miele.

Altre sostanze
- Lipidi, quantità pressoché insignificanti, probabilmente derivanti dalla cera in cui il miele viene stoccato.
- Aromi (aldeidi, chetoni,…) che vanno a definire l'aroma tipico del miele.
- Pigmenti (carotenoidi, flavonoidi..) che vanno ad influire sul colore del miele.
-  Idrossimetilfurfurale (HMF) che risulta essere assente nel miele appena estratto e che si forma successivamente per degradazione degli zuccheri, e particolarmente del fruttosio. Esso aumenta proporzionalmente con l’invecchiamento del miele e cresce molto rapidamente nel caso il miele sia stato sottoposto a trattamenti termici a temperatura elevata.