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100 g getrocknetes Dillkraut enthält im Durchschnitt 5,5 g Wasser, 20 g Protein, 4,0 g Fett, 57,0 g Kohlenhydrate, 12,0 g Rohfaser und 0,1 bis 0,35 g ätherisches Öl. An Mineralstoffen sind Kalium mit 3,3 g, Calcium mit 1,7 g und Natrium mit 0,2 g nennenswert. Für die Nutzung als Gewürz ist der Gehalt an ätherischen Ölen ausschlaggebend. In den Blättern beträgt ihr Anteil 2 bis 4 %, in den Früchten (Samen) bis zu 8 %.
Beim Gartendill besteht das ätherische Öl vorwiegend (bis 60 %) aus Carvon. Weitere Bestandteile sind Limonen, α- und β-Phellandren, Terpinen, Apiol, p-Cymen, α-Pinen und ein Hexahydro-Benzofuran-Derivat, das für das typische Aroma verantwortlich ist. Insgesamt sind 90 Inhaltsstoffe bekannt. Das Endosperm des Samens enthält 15 bis 20 % fettes Öl und 20 % Eiweiß.
