头花蓼的主要成分包括黄酮类、酚酸类、木脂素类、烷基糖苷类、有机酸类、醇类、酯类、三萜类、鞣质类等化学成分。

头花蓼还含有苯甲醛、乙酸、24-羟基二十四烷-3-酮、29-羟基二十九烷-3-酮、β-谷甾醇、没食子酸等化合物。

其中，头花蓼的黄酮类化合物包括檞皮素、檞皮苷和陆地棉苷等，是头花蓼中重要的抗氧化、抗炎、抗菌的有效成分。