草木灰的主要成分是碳酸钾（K2CO3），相对分子质量为138。草木灰肥料因草木灰为植物燃烧后的灰烬，所以是凡植物所含的矿质元素，草木灰中几乎都含有。其中含量最多的是钾元素，一般含钾6～12%，其中90%以上是水溶性，以碳酸盐形式存在；其次是磷，一般含1.5～3%；还含有钙、镁、硅、硫和铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量营养元素。
