現代研究表明，杜仲葉（Eucommiafolium）與杜仲皮有相同的有效成分和藥理作用，經過分離和鑒定的有機化合物約有70種以上，無機礦物元素不少于15種，大致可分為環烯醚萜類、木脂素類、黃酮類、杜仲膠、苯丙素類、酚類、氨基酸、多糖類、脂肪酸和維生素。
環烯醚萜類化合物
環烯醚萜類化合物性質不穩定，容易氧化分解，在新鮮的杜仲葉中含量較高，現已從杜仲葉中分離得到20多種環烯醚萜類化合物，主要包括車葉草苷、京尼平苷酸、桃葉珊瑚苷、哈帕甙乙酸酯、筋骨草苷、杜仲苷、杜仲醇和雷撲妥苷。
木脂素類化合物
木脂素類化合物包括松脂素、橄欖脂素、二氫脫氫二松柏醇、定向脂醇二葡萄糖苷等27種化合物。其中主要成分為松脂醇二葡萄糖苷（pinoresinoldiglucoside，PDG），具有降血壓的作用。
黃酮類化合物
杜仲葉中黃酮類物質含量較高，在抗氧化、抗癌、預防心血管疾病等方面具有顯著效果。已從杜仲葉中發現十幾種黃酮，主要有槲皮素、槲皮素苷、紫云英苷、山奈酚、異槲皮甙、蘆丁、陸地錦甙等。
杜仲膠
杜仲膠存在于杜仲樹不同部位的含膠細胞中，為反式-聚異戊二烯，是一種天然的高分子物質，在杜仲葉中的含量相對較低。
苯丙素類化合物
苯丙素類是形成木脂素的前體，包括香豆酸、松柏酸、二氫咖啡酸、咖啡酸、丁香苷、間羥基苯丙酸、愈創木丙三醇等，對于苯丙素類的報道較少，大多集中在綠原酸、香草酸等活性成分方面，對綠原酸的含量和活性研究最多。
多糖類物質和脂肪酸
杜仲葉中的多糖易溶于水，無味，為灰白色粉末，不溶于高濃度的有機溶劑。
氨基酸
杜仲葉中含有15種氨基酸，游離氨基酸極少，主要包括蘇氨酸、蛋氨酸、精氨酸、組氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、谷氨酸等，其中精氨酸和組氨酸含量較高。
維生素微量元素和其他成分
杜仲葉中含有豐富的維生素和胡蘿卜素，還含有維生素B2和微量的維生素B1，這與杜仲的抗衰老以及細胞免疫能力息息相關。有15種礦物質元素，包括鋅、銅、鐵等微量元素和鈣、鉀、磷、鎂等宏量元素。杜仲葉中還含有其他成分，如地芰普內酯、酒石酸、β-谷甾醇、胡蘿卜苷等。35種揮發性成分，生物堿葡萄糖乙甙等。