淘米水含有淀粉、蛋白质、维生素B族、矿物质及少量脂肪等成分，具体含量与大米品种和淘洗方式相关。
淘米水中溶解的直链淀粉和支链淀粉约占干物质60%-70%，这些碳水化合物在首次淘洗时流失最多。淀粉具有吸附油脂和温和清洁作用，民间常用作天然清洁剂。重复淘洗会导致淀粉含量急剧下降。
大米表层的谷蛋白和球蛋白易溶于水，首次淘洗可流失约0.3%-0.5%蛋白质。这类蛋白质含有人体必需氨基酸，但淘米水中的含量不足以作为营养补充。蛋白质与淀粉结合形成的胶体溶液，使淘米水呈现乳白色。
硫胺素、核黄素和烟酸等B族维生素易溶于水，淘洗过程会流失15%-20%。这些维生素对皮肤代谢有益，部分美容方法利用淘米水敷脸。维生素流失程度与水温成正比，冷水淘洗保留更多。
钾、镁、磷等矿物质在淘米水中以离子状态存在，含量约为原大米的1%-3%。钙和铁因溶解度低流失较少。这些电解质对植物生长有促进作用，适合用作有机肥料。重金属污染大米时，部分铅、镉也会溶出。
米糠层中的亚油酸、油酸等不饱和脂肪酸会微量溶出，含量不足0.1%。这些脂质与淀粉结合形成乳化体系，使淘米水具有一定润肤效果。多次淘洗后脂肪含量可忽略不计。
淘米水成分随淘洗次数呈指数级递减，首次淘洗水营养最丰富。合理利用时，可尝试将初淘水用于浇灌绿萝等喜酸植物，二次淘水清洁餐具。避免使用存放超过12小时的淘米水，微生物繁殖可能导致变质。皮肤敏感者测试后再尝试美容用途，糖尿病患者不宜饮用淘米水。