Głównym składnikiem suchej masy miodu są cukrowce, z których glukoza i fruktoza stanowią 70-80%. Powstają w wyniku asymilacji w organizmie zielonych części roślin oraz wtórnie – przez rozkład cukrów złożonych. Występują one w zbliżonych ilościach, a stosunek fruktozy do glukozy wynosi od 1,0 : 1 do 1,3 : 1. Wskaźnik cukrów prostych jest podstawą wykrywania zafałszowań miodu cukrem buraczanym. W miodach spadziowych cukry te występują w ilości ok. 65%. Fruktoza łatwo rozpuszcza się w wodzie, ale bardzo trudno krystalizuje, dlatego miody zawierające duże ilości cukru owocowego, jak np. miód akacjowy, przez długi czas pozostają w stanie płynnym (patoka). Obok wymienionych cukrów prostych miód może zawierać pewien procent sacharozy pochodzącej z nektaru. Ilość sacharozy zależy od pochodzenia miodu, okresu zbioru oraz innych czynników; przeciętnie wynosi ona od 2 do 3,5%.

W pewnych miodach nektarowych, pochodzących z określonych gatunków roślin, zawartość sacharozy może wzrastać do 50%. W miodach spadziowych zawartość sacharozy łącznie z innymi cukrami złożonymi może być wyższa. Przekraczająca 5% ilość sacharozy w miodach nektarowych może wskazywać na niedojrzałość miodu lub jego zafałszowanie cukrem. Sacharoza rozpuszcza się łatwo w wodzie, ale nie posiada właściwości redukcyjnych. Może być rozkładana na cukry proste, glukozę i fruktozę na skutek działania enzymu inwertazy. Miody zawierają także dekstryny, melezytozę oraz małe ilości maltozy, a niekiedy ślady skrobi.

Dekstryny miodowe (nazywane również maltodekstrynami) stanowią bardzo charakterystyczna substancję różniącą się od dekstryn skrobiowych; mają mniejszy ciężar cząsteczkowy, z roztworów zawierających kwas solny nie są wytrącane przez alkohol i nie barwią się pod wpływem jodu. Występują w miodach nektarowych przeciętnie w ilości 1-2%, w spadziowych do 15%. Miody ciemne są zwykle bogatsze w dekstryny niż miody jasne. Wykazują one dużą różnorodność składu, przejawiającą się m.in. w różnej skręcalności światła. Skład dekstryn w poszczególnych miodach związany jest z ich pochodzeniem. Dekstryny mogą powstawać w wyniku odbudowy skrobi lub są syntetyzowane enzymatycznie z cukrów prostych w czasie dojrzewania miodu; mogą także pochodzić ze spadzi zbieranej przez pszczoły.

Charakterystycznym składnikiem miodów spadziowych jest melezytoza (cukier spadziowy). Po raz pierwszy wyodrębniono ją ze spadzi modrzewiowej. Melezytoza jest trójcukrem syntetyzowanym w organizmie mszyc i czerwców z cukrów prostych znajdujących się w soku roślinnym. Po rozszczepieniu daje ona turanozę i glukozę. Zawartość melezytozy w różnych miodach waha się w szerokich granicach; w pewnych miodach rosyjskich wykryto 34,6% melezytozy, a w szwajcarskich — do 16,6%. Ilość melezytozy zależy m.in. od aktywności enzymów znajdujących się w organizmie pszczół, które posiadają zdolność rozkładania tego związku występującego w zebranej spadzi. W miodach wykryto także: melibiozę, izomaltozę, trehalozę, rafinozę i inne cukry.

Kwasy organiczne są charakterystycznym składnikiem miodu. Miód ma zawsze odczyn kwaśny i degustatorzy odróżniają dzięki temu miody zafałszowane od naturalnych. Zafałszowane nie mają kwaśnego posmaku, są raczej mdłe. Zawartość kwasów organicznych w miodzie jest stosunkowo mała, gdyż wynosi 0,005-0,3% w przeliczeniu na kwas mrówkowy. Kwasy organiczne powstają, w głównej mierze, z glukozy w gruczołach ślinowych pszczół przy udziale odpowiednich układów enzymatycznych, natomiast w mniejszym stopniu mogą pochodzić z roślin.

Miód, będący produktem cukrowym, zawiera małąilość białek wynoszącą zależnie od odmiany od 0,05 do 1,6%, przeciętnie 0,35%. W miodzie wykryto dotychczas 11 aminokwasów. Spośród aminokwasów występuje głównie alanina, kwas glutaminowy, asparaginowy, a z białek – albuminy i globuliny. Białka miodu pochodzą prawdopodobnie z pyłku kwiatowego, pierzgi lub mleczka pszczelego, gdyż nektar ispadź zawierają tylko nieznaczne ilości tych związków. Miody ciemne, o dużej zawartości pyłków, wykazują obecność większych ilości białka. Miód akacjowy charakteryzuje się natomiast występowaniem białek w ilościach śladowych.

W miodach znajdują się również substancje koloidowe o nie zbadanej strukturze.

Do najcenniejszych, biologicznie czynnych składników miodu należą enzymy. Pochodzą one z organizmu pszczół lub z nektaru kwiatowego oraz ze spadzi. Wśród nich największe znaczenie posiadają amylazy, β-fruktofuranozydaza, katalaza oraz fosfataza kwaśna. W miodach nie stwierdzono obecności enzymów proteolitycznych i lipolitycznych.

Amylazy, szczególnie α-amylaza (4-glukanohydrolaza α-1,4-glukanu) i -fruktofuranozydaza (fruktohydrolaza -D-fruktofuranozydów), przechodzą przede wszystkim z organizmu pszczoły i biorą udział w procesie dojrzewania miodu. β-fruktofuranozydazę wykryto także w pyłkach kwiatowych.

Fosfataza kwaśna (fosfohydrolaza monoestrów ortofosforanowych), również pochodzenia roślinnego, uczestniczy w powstawaniu w miodzie kwasu glukonowego, katalizując reakcje hydrolizy monoestrów kwasu fosforowego oraz reakcje transfosforylacji.
Katalaza (oksydoreduktaza nadtlenek wodoru: nadtlenek wodoru) jest charakterystycznym składnikiem miodów nektarowych i przechodzi do nich z soków roślinnych. Miody spadziowe albo nie zawierają katalazy, albo też występuje ona w nieznacznych ilościach.

Według ostatnich danych w miodach występują również oksydaza o-dwufenolowa (oksydoreduktaza o-dwufenol: tlen), oksydaza askorbinianowa (oksydoreduktaza L-askorbinian: tlen), która katalizuje rozkład kwasu L-askorbinowego i oksydaza glukozowa.
Aktywność enzymatyczną miodu określa się najczęściej na podstawie zdolności amylolitycznej (tzw. liczba diastatyczna). Wyraża się ona ilością skrobi ulegającej hydrolizie pod wpływem enzymów amylolitycznych znajdujących się w 1 g miodu.