Tất cả các loài thực vật đều sản xuất các hợp chất hóa học như là một phần bình thường trong hoạt động trao đổi chất. Hóa thực vật được chia thành (1) Chất chuyển hóa sơ cấp như đường và chất béo, được tìm thấy trong tất cả các thực vật; và (2) các chất chuyển hóa thứ cấp - được tìm thấy trong một phạm vi nhỏ của nhiều loài thực vật, phục vụ một chức năng cụ thể hơn.[4] Ví dụ, một số chất trung gian hóa học là chất độc được sử dụng để ngăn chặn các loài ăn thịt và một số chất khác là pheromone sử dụng để thu hút côn trùng để thụ phấn. Đây là những chất chuyển hóa thứ cấp và các sắc tố có thể có tác dụng điều trị ở người và có khả năng được tinh chế để sản xuất thuốc, ví dụ được inulin từ rễ của dahlias, quinine từ vỏ dùng làm thuốc, THC và CBD từ hoa của cây gai dầu, morphine và codeine từ các thuốc phiện, và digoxin từ cây dương địa hoàng.[4]

Cây tổng hợp ra nhiều hợp chất hóa thực vật là dẫn xuất của nhiều sản phẩm sinh hóa:[5]

• Alkaloid là một lớp các hợp chất hóa học có chứa vòng nitơ. Alkaloid được sản xuất từ nhiều sinh vật, bao gồm vi khuẩn, nấm, thực vật và động vật, là một phần của nhóm các hợp chất tự nhiên (còn gọi là chất chuyển hóa thứ cấp). Nhiều alkaloids có thể được tinh chế từ dịch chiết dược liệu thô bằng phương pháp chiết xuất acid-base. Nhiều alkaloid độc đối với các sinh vật khác. Chúng thường có tác dụng dược lý và được sử dụng làm thuốc, thuốc gây ảo giác. Ví dụ như cocaine gây tê cục bộ và kích thích; các psilocin gây ảo giác; caffeine gây kích thích thần kinh; nicotine; morphine làm giảm đau; các berberine kháng khuẩn; vincristine chống ung thư; reserpin chống tăng huyết áp; galantamine trong điều trị Alzheimer; atropine chống co giật; vincamine làm thuốc giãn mạch; quinidine làm thuốc chống loạn nhịp; ephedrine điều trị chống hen suyễn; và quinine thuốc chống sốt rét. Alkaloids có tác dụng đa dạng trên hệ thống trao đổi chất ở người và các động vật khác, và hầu hết đều có vị đắng.
• Polyphenol (còn được gọi là phenolic) là những hợp chất có chứa nhân phenol. Các anthocyanin làm cho nho có màu tím, các isoflavone, các phytoestrogen từ đậu nành và tannin làm cho trà có vị chát, có bản chất đều là phenolics.
• Glycosides là những phân tử trong đó có một đường liên kết với một phần không phải là đường, thường là một phân tử hữu cơ. Glycosides có nhiều vai trò quan trọng trong sinh vật sống. Nhiều cây cỏ chứa các hợp chất dưới đạngđộng. Đây có thể được kích hoạt bằng cách thủy phân enzyme, gây ra phần đường để được vỡ ra, làm cho các chất hóa học có sẵn để sử dụng. Nhiều glycosides cây trồng đó được sử dụng như thuốc. Ở động vật và con người, chất độc thường được liên kết với các phân tử đường như là một phần của việc loại bỏ họ ra khỏi cơ thể. Một ví dụ là cyanoglycosides trong hố đào ra các chất độc khi bị cắn bởi một động vật ăn cỏ.
• Terpen là một lớp lớn và đa dạng của các hợp chất hữu cơ, sản xuất bởi nhiều loại cây, đặc biệt là cây lá kim, đó là mùi thường mạnh mẽ và do đó có thể có chức năng bảo vệ. Họ là những thành phần chính của nhựa, và nhựa thông được sản xuất từ nhựa. (Cái tên "terpene" có nguồn gốc từ chữ "nhựa thông"). Tecpen là các khối xây dựng tổng hợp sinh học lớn trong gần như mọi sinh vật sống. Steroids, ví dụ, là dẫn xuất của các squalene triterpene. Khi tecpen được biến đổi hóa học, chẳng hạn như bởi quá trình oxy hóa, sắp xếp lại bộ xương carbon, các hợp chất dẫn thường được gọi tắt là terpenoid. Tecpen và terpenoids là những thành phần chính của các loại dầu thiết yếu của nhiều loại cây và hoa. Tinh dầu được sử dụng rộng rãi như là chất phụ gia hương vị tự nhiên cho thực phẩm, nước hoa nước hoa, và trong các loại thuốc truyền thống và thay thế như dầu thơm. Biến thể tổng hợp và các dẫn xuất của tecpen thiên nhiên và terpenoids cũng có rất nhiều mở rộng sự đa dạng của các hương liệu được sử dụng trong nước hoa và hương vị được sử dụng trong các chất phụ gia thực phẩm. Vitamin A là một ví dụ về một terpene. Hương thơm của hoa hồng và hoa oải hương là do monoterpene. Các carotenoid tạo ra màu đỏ, vàng và cam của bí ngô, ngô và cà chua.

Một tập đoàn của các nhà nghiên cứu phân tử thực vật tại Đại học bang Washington, các Trung tâm Donald Danforth Plant Science, các Trung tâm Quốc gia về Tài nguyên Genome, và Đại học Illinois tại Chicago đã bắt đầu một nghiên cứu của NIH tài trợ của hơn ba mươi loài cây thuốc vào cuối năm 2009. Các công việc ban đầu, để phát triển một tham chiếu chuỗi cho transcriptome của nhau, đã dẫn đến sự phát triển của các thuốc transcriptomics Nhà máy cơ sở dữ liệu.