Olivenöl ist eine Mischung aus organischen Verbindungen, die es unmöglich macht, eine einzige chemische Formel anzugeben, um es darzustellen. Das Verfahren zur Gewinnung des Öls aus den Oliven sowie die Sorte und Reife der verwendeten Oliven beeinflussen die Zusammensetzung.
Der Großteil des Olivenöls besteht aus Triglyceriden, bei denen es sich um Fette mit unterschiedlichen Kohlenstoffkettenlängen handelt. Das Öl enthält geringe Mengen an freien Fettsäuren, die durch den Abbau von Triglyceriden entstehen. Pigmente sind die Chemikalien, die für die Farbe des Öls verantwortlich sind. Jede Ölcharge hat leicht unterschiedliche Geschmacksstoffe. Darüber hinaus sind im Öl Phosphatide und Sterole enthalten. Obwohl das fertige Produkt gefiltert wird, befinden sich auch mikroskopisch kleine Olivenstückchen im Öl.
