Bazalka posvätná obsahuje veľké množstvo silíc, z ktorých si menujme eugenol, metyleugenol, karyofillen, nerol, citral alebo chavibetol. Neoddeliteľnou súčasťou rastliny sú pentacyklické triterpenické saponíny (kyselina ursolová a oleanolová), flavonoidy (apigenin, luteolín, vicenin, apigenin-7-O-glukuronid, luteolín-7-O-glukuronid, orientín a molludistin), fenolové kyseliny (kyselina rozmarínová),
taníny, glykozidy, alkaloidy, steroidné látky (stigmasterol, kampesterol,
cholesterol a sitosterol), mastné kyseliny, ocimarin a ocimumosidy A a B. Rovnako je
významným zdrojom fosforu, železa, vitamínu C, vitamínu K, beta karoténu a antioxidantov isotymusin a isotymonin.