熱解油中所含的化合物可分為脂肪族化合物、芳香族化合物、雜質（多環芳烴、硫類或氮類化合物）等。脂肪族化合物主要是C6-C37的烯烴和烷烴，芳香族化合物主要是苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、檸檬烯和茚及其烷基化同源物，此外還含有2~5個環的多環芳烴。廢輪胎熱解油單環芳烴中具有重要經濟價值的主要有苯、甲苯、二甲苯和乙苯，合稱BTEX。熱解油中含有多種多環芳烴（PAHs），其中含量最多的是烷基化萘、芴、菲。熱解油中還有少量含硫多環芳烴（PASH）和含氮多環芳烴（PANH）的存在。

450℃熱解溫度下制得的油中含有26.77%的烷烴和42.09%的芳烴。隨著熱解溫度的升高，芳香族組分明顯增加，脂肪族組分明顯降低。在450℃下生產的油包括51.3%脂肪族組分，36.7%芳香族組分，6.6%雜原子；而在600℃熱解溫度下，油組成為36.1%脂肪族組分，45.6%芳香族組分，11.6%雜原子。