Matična mliječ je izuzetno hranjiva materija, bogata raznim vitaminima, bjelančevinama i aminokiselinama.

Sadrži vitamine A, B kompleksa, C, D i E, sa posebno visokom koncentracijom vitamina B5 (pantotenske kiseline) i vitamina B6. Ukupna količina vitamina u jednom gramu matične mliječi je 336 do 351 miligram.

Matična mliječ je jedini prirodni izvor acetilkolina u čistom obliku. To je neurotransmiter, koji omogućava prenos impulsa između nervnih ćelija u organizmu.

Sadrži različite minerale, enzime, 18 vrsta aminokiselina kao i mnoge materije koje sprečavaju razvoj i razmnožavanje bakterija i virusa. Matična mliječ sadrži antibiotske sastojke i određenu količinu do sada nepoznatih sastojaka.

Sastav matične mliječi može da varira u zavisnosti od uslova sezone, fiziološkog stanja pčela, snage pčelinjeg društva i uslova pod kojim se čuva.

U sljedećoj tabeli su prikazane granične vrijednosti osnovnih sastojaka matične mliječi.

Bjelančevine matične mliječi sadrže većinu aminokiselina, u skopu kojih se nalazi i osam nezamjenjivih ili esencijalnih - valin, leucin, izoleucin, treonin, metionin, fenilalanin, triptofan i lizin.

Glavni predstavnici šećera u matičnoj mliječi su glukoza i fruktoza. One spadaju u kategoriju redukcionih šećera koje ćelija može direktno da primi i koristi kao energetski materijal, bez trošenja insulina.