Полынь горькая богата горькими гликозидами, алкалоидами, флавоноидами, аскорбиновой кислотой, каротином, а также яблочной и янтарной кислотой, дубильными веществами и эфирными маслами.

 
В качестве медицинского сырья заготавливают траву и листья растения, которые собирают в начале цветения – в июле-августе.