在開始用作殺蟲劑之后，它們的化學結構由HermannStaudinger和LavoslavRu?i?ka在1924年確定。除蟲菊素I(CnH28O3)和除蟲菊素II(CnH28O5)是結構相關的酯類具有環丙烷核心。除蟲菊酯I是(+)-反式-菊酸的衍生物。除蟲菊素II密切相關，但一個甲基被氧化成羧甲基，產生的核心稱為除蟲菊酸。對其結構的了解為合成類似物的生產開辟了道路，這些類似物被稱為擬除蟲菊酯。除蟲菊酯被歸類為萜類化合物。天然存在的除蟲菊素生物合成的關鍵步驟包括兩個分子的焦磷酸二甲基烯丙基酯，它們在菊基二磷酸合酶的作用下結合形成環丙烷環。