Chemické složení masa je jeho významnou jakostní charakteristikou, od které jsou odvozeny důležité vlastnosti jako například nutriční hodnota, dále senzorické, technologické a kulinární vlastnosti a zdravotní bezpečnost masa. Chemické složení je třeba vázat na celé jatečně opracované tělo, na jeho jednotlivé části, nebo na jednotlivé tkáně. Jatečně opracovaná těla zvířat obsahují různé podíly svaloviny, tukových tkání a kostí. Složení masa také závisí na druhu, plemeni, pohlaví, věku a výživě zvířete. Z tohoto důvodu se nejčastěji uvádí chemické složení libové svaloviny. V libové svalovině se nachází voda, bílkoviny, tuky, minerální látky, vitaminy a extraktivní látky, ve kterých jsou zahrnuty i sacharidy. Důležitým kritériem je poměr obsahu vody a bílkovin, tzv. Federovo číslo, které bývá u syrového masa poměrně stálé a má hodnotu přibližně 3,5. Na základě stanovení jedné složky, např. tuku lze snadno a rychle orientačně určit složení masa. Důležitým ukazatelem je i poměr tuků a bílkovin (podíl T/B).

Voda je nejvíce zastoupenou složkou masa. Obsah vody v mase je velice proměnlivý a závisí jak na živočišném druhu, tak i na obsahu tuku v mase. Nízký obsah vody je obvykle u vepřového masa, naopak vysoký obsah vody u hovězího a kuřecího masa. Z hlediska nutričního je voda bezvýznamná, má však velký význam pro senzorickou, kulinární a především technologickou jakost masa. V mase se vyskytuje voda volná a vázaná. Záleží na tom, jestli voda z masa volně vytéká za daných podmínek nebo nevytéká. Větší část v mase tvoří volná voda. Jen malé množství vody je, ale volně pohyblivé, ostatní voda je vázaná. Takto znehybněná voda je ta část volné vody ve fyzikálně-chemickém smyslu, která z masa volně nevytéká, a k uvolnění bychom potřebovali vyšší tlak. Až 70 % této vody je ve fibrilárních bílkovinách, v sarkoplazmě až 20 % a 10 % v extracelulárním prostoru.

Vaznost je vlastně podíl hydratační a vázané vody k celkovému obsahu vody v mase. Množství je závislé na pH, obsahu solí, průběhu posmrtných změn, rozmělnění masa a dalších faktorech. Nejnižší vaznost je při pH 5 až 5,3 a to v době kdy bílkoviny ztrácejí schopnost reagovat. Při tomto pH se přídavkem solí zvyšuje iontová síla roztoku a tedy i vaznost. Přídavky některých solí slabých vícesytných kyselin se používá ke zvýšení vaznosti díla při výrobě salámů. Jde zejména o deriváty kyseliny fosforečné tzv. polyfosfáty.

Největší vaznost u bílkovin má myosin, ale kolagenní bílkoviny se na vaznosti nepodílejí. Je možno ji zvýšit přidáním cizích bílkovin.

Bílkoviny jsou z nutričního hlediska nejcennější složkou masa. Podle své rozpustnosti ve vodě a v solných roztocích a podle umístění v jednotlivých svalových strukturách se rozdělují do tří skupin. Rozdílné rozpustnosti bílkovin se využívá při vytváření struktury masných výrobků.

Lipidy jsou v mase z největší části zastoupeny jako tuky (triacylglyceroly), nejčastěji kyselina palmitová, stearová a olejová. Méně je v mase fosfolipidů a doprovodných látek. U jednotlivých druhů zvířat se obsah tuků hodně liší. Může se pohybovat od 1 % až do 50 %. Zvěřina je na tuk nejchudší. Tuk má v mase význam z hlediska senzorického, a vytváří řadu aromatických látek. Je obecně známo, že tuk udává chutnost masa, kterou ovlivňuje dvojím způsobem:

Minerálie mají specifické funkce metabolismu i z technologického hlediska. Tvoří asi 1 % hmotnosti masa. Vyskytují se jako kationty a anionty.

Podle množství dělíme minerální látky:

Převládají spíše anionty a tím je celková reakce masa spíše v kyselé oblasti. Vápník je významný z hlediska svalové kontraktace, podílí se na srážení krve a je součástí kostních tkání. V hemových barvivech je především železo. To se vyskytuje i ve volné iontové formě čímž je velmi dobře využitelné lidským organismem. Z minerálních látek je zastoupen především fosforečnan draselný, v mase mořských ryb převládají zase soli sodné a zároveň je i významným zdrojem jódu. Slezina, játra a krev jsou zdrojem železa. Významný je i obsah zinku v mase.

Vitaminy jsou nízkomolekulární sloučeniny s různou chemickou strukturou. Množství vitaminů v mase je velice různorodé, jelikož záleží na druhu zvířete, ale často i na druhu krmení.

Maso je významným zdrojem hydrofilních vitaminů skupiny B, které jsou bohatě obsaženy ve svalovině a ve vnitřnostech. Významný je obsah vitaminu B12, který se vyskytuje pouze v potravinách živočišného původu. V játrech a tukových tkáních jsou přítomné lipofilní vitaminy. Vitamin C je v mase obsažen jen ve zcela zanedbatelném množství. Více vitaminu C se nachází jen v játrech a čerstvé krvi. S masem se dostávají do organismu konzumenta vitaminy současně s bílkovinami, což je důležité pro jejich využitelnost.

Jsou extrahovatelné vodou o teplotě 80 °C. Jde o skupinu látek, jejichž obsah je malý, ale mají značný potravinářský význam k vytvoření chuti a vůně masa. Jsou to např. rozkladné produkty ATP (adenosintrifosfátu), ADP (adenosindifosfátu), glykogenu aj. Aby se vytvořila plná chutnost masa, je potřebné nechat je dozrát dostatečně dlouho. Patří sem například sacharidy, které jsou v mase ve velmi malém množství. Zastoupen je především glykogen a produkty jeho odbourávání - tzv. glykolytický potenciál. U zvířat s nízkým obsahem glykogenu dochází jen k malému okyselení, a maso je proto málo údržné. Z dusíkatých extraktivních látek mají význam aminokyseliny a některé peptidy. Rozkladem masa a různým technologickým zpracováním mohou vznikat dekarboxylací aminokyselin biogenní aminy (kadaverin, putrescin). Při zrání fermentovaných salámů zase třeba (histamin, tyramin). Z organických fosfátů jsou to zejména nukleotidy a nukleové kyseliny a jejich rozkladné produkty jako je hypoxanthin, který je dále rozkládán na xanthin a kyselinu močovou. Mezistupně odbourání ATP, který dodává energii pro svalové kontrakce, mají vliv na chuť masa.