胡椒的果实和根、茎、叶、花中均含有多种营养价值极高的成分，比如胡椒碱是胡椒果实中的主要功能性成分，在所有生物碱中含量最大，活性也最高，承载着胡椒的热辣口感和增进食欲两大传统功能，其含量的高低是衡量胡椒品质优劣的重要性状指标。不过，我们感知到的胡椒辛辣味，更多的则是通过其挥发油成分体现出来的。
胡椒挥发油又被称为胡椒精油，是一种无色至淡琥珀色的澄清液体，具有柔和的胡椒香气，风味自然清新、醇香浓厚，其主要化学成分为石竹烯、柠檬烯和蒎烯等。
胡椒具有特殊的辛辣和芳香味道，因而成为最早被人类使用的食用香料之一。人们用胡椒烹制肉类、鱼类和海鲜或炖制汤煲，可有效祛除食材的腥臭味，使烹调出来的食物达到香中带辣、美味醒胃的可口效果。尤其是用胡椒煎烤出来的牛排，更是鲜嫩美味、浓香扑鼻，成为经典的西餐代表菜式之一。
在许多考究的餐厅中，厨师都喜欢在烹饪的过程中现磨现用胡椒，而极少使用事先研磨好的胡椒。这可不是厨师为了耍酷、摆腔调，而是为了更好地保持胡椒的特殊风味。因为胡椒的气味会随化学物质的挥发而流失，假如将需要使用的胡椒提前研磨好，或者在与食物烹煮的过程中持续高温加热，就会使胡椒的辣味和香味大打折扣。因此，平时保存胡椒一定要注意避光密封，临到使用时，再拿出来现场研磨使用，才能达到最好的增香添味效果。