高粱淀粉含量与玉米相近，一般约占籽实重量的70％左右，淀粉粒的形状与大小也与玉米相似，但因为高粱淀粉受蛋白质覆盖度高，故消化率较低，使高粱的有效能量低于玉米。
高粱的粗蛋白质含量略高于玉米但同样品质不佳，其氨基酸组成与玉米相似，缺乏赖氨酸、含硫氨酸和色氨酸等必需氨基酸，其含量分别为0.18％、0.29％、0.08％。高粱中脂肪含量低于玉米，脂肪酸中饱和脂肪酸比玉米稍多，而必需脂肪酸如亚油酸含量比玉米低。此外高粱脂类中5％为磷脂（磷脂的95％为卵磷脂），25％为蜡质，蜡质含量是玉米的50倍。高粱中含磷、镁、钾较多，而钙含量少，所含磷虽多，但40％-70％的磷为植酸磷，利用率低。高粱中维生素B1和维生素的B6含量与玉米相当，泛酸、烟酸和生物素含量高于玉米，烟酸以结合型存在，利用率低，生物素的利用率也低，肉用仔鸡对高粱中的生物素利用率只有20％。其余维生素含量少，尤其是维生素A。单宁是高粱的主要抗营养因子。单宁是水溶性的多酚化合物。黄高粱和白高粱一般含单宁较低，为0.2％-0.4％；而褐高粱含单宁则较高，为0.6％-3.6％。
玉米中的脂肪、磷元素、维生素B2的含量居谷类食物之首，其中脂肪含量为面粉、大米的一倍多。胡萝素的含量更是面粉、大米望尘莫及。