Состав органической массы сапропеля в зависимости от месторождений составляет: гуминовые кислоты — 11,3-43,4%, фульвокислоты — 2,1-23,5%, негидролизуемый остаток — 5,1-22,6%, гемицеллюлоза — 9,8-52,5%, целлюлоза — 0,4-6%, водорастворимые вещества — 2,4-13,5%, битумы А — 3,4-10,9%, битумы С — 2,1-6,6%, общий азот — 0,6-2,6%, фосфор — 0,14-0,19%, кальций — 2,5-43,8%, магний — 0,3-2,3%. Содержание органического вещества — от 12 до 80%, золы — от 19 до 88% (в сухом веществе), в том числе до 20-30% карбонатов кальция и магния. Техническими условиями регламентированы требования к сапропелевым удобрениям.
Азотистые вещества сапропелей представлены в высокомолекулярных соединениях, поэтому доступных для растений форм азота и фосфора в 2-3 раза меньше, чем в навозе, калия — ничтожное количество.
Сапропели содержат большое количество микроэлементов в 1 кг сухой массы содержится 200-1000 мг марганца, 10-400 мг цинка, 10-200 мг бора, 2-60 мг меди и 1-20 мг молибдена. В зависимости от места расположения водоёма может содержаться и большое количество тяжелых металлов.