フェンネルの果実の芳香性は、様々な香りを放つ揮発性油に由来する。これには、トランス-アネトールやエストラゴール（リコリスに似る）、フェンコン（ミントやカンファー）、リモネン、1-オクテン-3-オール（キノコ）などが含まれる。フェンネルの果実に見られる他の植物化学物質には、ポリフェノールであるロスマリン酸やルテオリンなどが少量含まれる。