Não existe uma fórmula química única para a pimenta caiena porque é uma mistura de vários compostos encontrados nas pimentas da família Capsicum. O composto responsável pelo sabor picante da pimenta caiena é a capsaicina, que possui fórmula química C18H27NO3. No entanto, a pimenta caiena também contém muitos outros compostos, como flavonóides, carotenóides, vitaminas e minerais, cada um com sua própria fórmula química.