"Dark Horse" được mô tả như một "bản mashup rap-techno miền Nam" ("Southern rap-techno mashup"),[6] kết hợp giữa Trap[7][8] và Hip-hop,[9][10] với độ dài 3:35.[11] Về nhạc lý, những câu hát được xây dựng dựa trên những giai điệu mang hướng đóng băng, chia nhỏ và nhào nặn cùng phần nhạc nền, trong khi đó phần điệp khúc cho thấy Perry hát với một sự cao trào lên dần dần.[12] Theo Kathy Iandoli của MSN Entertainment, "Dark Horse" là một thứ hỗn hợp pha trộn các yếu tố "trippy pop", EDM, và dubstep.[13] Theo các bản nhạc được xuất bản tại Musicnotes.com, "Dark Horse" được viết bằng khóa B♭. Giọng hát của Perry nằm trong khoảng từ nốt B♭3 đến nốt D♭5 và kéo theo đó là một dãy âm G♭ – D♭ – B♭m – B♭m/A♭. "Dark Horse" có nhịp độ 132 nhịp trên một phút (BPM), đây là nhịp độ thường thấy và điển hình cho phong cách nhạc Trap.[14]

Một cây bút từ Winnipeg Free Press đã miêu tả bài hát như "một sự bao bọc, đường biên giới của cái bẫy nhạc pop nhếch nhác và nó như một phiên bản rút gọn của E.T. pha trộn với "Grindin'" của The Clipse", trước khi gọi nó là một sự bất ngờ, độc đáo và không thể ngăn cản.[15] Sau khi phát hành, phần intro đầu của bài hát đã được so sánh với bài hát "Tinggallah Ku Sendiri" (Leave Me Alone) của nữ rocker người Indonesia, Nike Ardilla.[16]