大蒜肉质鳞茎营养丰富，含有较多的蛋白质、碳水化合物和维生素，是营养价值很高的一种蔬菜。据测定，每100克鲜鳞茎中含水分69.8克，蛋白质约4.4克，碳水化合物23.6克，脂肪0.2～1克，磷195毫克，铁2.1毫克，镁38毫克；每100克蒜苗中含维生素C77毫克、维生素B 0.24毫克。大蒜中还含有8种为人体必需的氨基酸，尤以精氨酸含量最高，占氨基酸总量的20.4%；其次是谷氨酸，占氨基酸总量的19.75%。

大蒜中还含有对胃癌有预防作用的元素锗（每100克鲜重含73.4毫克）和硒（每100克鲜重含0.3～0.8毫克）。大蒜含挥发油约0.2%。目前已从油中鉴定出二烯丙基-硫化物、甲基烯丙基三硫化物、二烯丙基二硫化物等多种含硫化物。大蒜新鲜鳞茎切开挤压时，细胞内蒜氨酸与蒜酶作用水解而产生一种化学上不稳定的无色液体——蒜素。蒜素是形成大蒜气味的主要成分。