Er bestaat geen enkele chemische formule voor cayennepeper, omdat het een mengsel is van verschillende verbindingen die voorkomen in paprika's van de Capsicum-familie. De stof die verantwoordelijk is voor de pittige smaak van cayennepeper is capsaïcine, dat de chemische formule C18H27NO3 heeft. Cayennepeper bevat echter ook veel andere verbindingen, zoals flavonoïden, carotenoïden, vitamines en mineralen, elk met zijn eigen chemische formule.