烏頭和烏頭主要含有二萜生物堿，屬於四環或五環二萜衍生物。據報道，已從各種烏頭屬植物中分離出400多種生物堿。烏頭生物堿結構復雜，結構類型多。其重要且含量較高的是烏頭堿、次烏頭堿和新烏頭堿。《中國藥典》以三者為指標成分進行含量測定，要求三者總量為0.050%~0.17%。由於C14和C8的羥基常與乙酸和苯甲酸結合形成酯類，故稱為二萜雙酯型生物堿。這種生物堿毒性很大，4毫克就能致死。