Hanf enthält etwa 450 verschiedene chemische Inhaltsstoffe, von denen die meisten im Tier- und Pflanzenreich weit verbreitet sind, darunter ätherische Öle, Aminosäuren, Zucker, Fettsäuren, Flavonoide, Stickstoffverbindungen etc.. Charakteristisch für Cannabis sind die etwa 65 Cannabinoide, die bisher nur in der Hanfpflanze gefunden wurden. Diese spezifischen Inhaltsstoffe lassen sich mehrheitlich verschiedenen Typen, wie etwa dem Cannabinol-, dem Cannabidiol-, dem Cannabigerol- oder dem Cannabichromen-Typ zuordnen.
Der pharmakologisch weitaus relevanteste Cannabinoid-Typ ist der Delta-9-Tetrahydrocannabinol-Typ mit 9 Vertretern. THC liegt in der Pflanze zu mehr als 90 Prozent als Carboxylsäure vor, jedoch sind nur die phenolischen Formen pharmakologisch wirksam. Die Umwandlung in die phenolische Form geschieht am schnellsten durch Erhitzen, etwa beim Rauchen von Marihuana oder beim Backen von Haschisch-Plätzchen. Optimal ist eine fünf- bis zehnminütige Erwärmung auf 100 bis 200 Grad Celsius. Das phenolische THC ist im wesentlichen für den charakteristischen, vom Cannabisgebraucher gewünschten leicht euphorisierenden Cannabisrausch verantwortlich. Auch die meisten arzneilich nutzbaren Effekte beruhen auf den Wirkungen dieses Inhaltsstoffes. Andere Cannabinoide, wie vor allem das quantitativ zweitwichtigste Cannabinoid Cannabidiol, modulieren den Haupteffekt des THC.
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