Khoai tây có chứa các vitamin, khoáng chất và một loạt các hóa chất thực vật như các carotenoit và phenol tự nhiên. Axít chlorogenic cấu thành đến 90% của phenol trong khoai tây. Các hợp chất khác trong khoai tây là axit 4-O-caffeoylquinic (axit crypto-clorogenic), axit 5-O-caffeoylquinic (axit neo-clorogenic), axit 3,4-dicaffeoylquinic và 3,5-dicaffeoylquinic.[33] Trong một củ khoai tây còn vỏ có kích thước trung bình 150 g, cung cấp 27 mg vitamin C (45% giá trị hàng ngày), 620 mg kali (18%), o,2 mg vitamin B6(10%) và một lượng rất nhỏ thiamin, riboflavin, folate, niacin, magie, photpho, sắt và kẽm.

Khoai tây chứa khoảng 26 g cacbohydrat trong một củ trung bình. Các hình thức chủ yếu của cacbonhydrat này là tinh bột. Một phần nhỏ trong đó có khả năng chống tiêu hoá từ enzym trong dạ dày và ruột non. Tinh bột khoáng này được coi là có hiệu ứng sinh lý và lợi ích cho sức khỏe giống chất xơ: là chống ung thư ruột kết, tăng khả năng nạp glucose, giảm nồng độ cholesterol và chất béo trung tính trong huyết tương, tăng cảm giác no, thậm chí nó có thể làm giảm chất béo tích trữ trong cơ thể.[34][35][36] Cách chế biến khoai tây có thể làm thay đổi đáng kể hàm lượng dinh dưỡng. Ví dụ khoai tây nấu chín chứa 7% tinh bột khoáng, khi làm nguội đi thì nó tăng lên 13%.[37]

Khoai tây được xếp vào loại thức ăn có chỉ số Glycemic(GI) cao, do đó nó thường bị loại trừ ra khỏi chế độ ăn của những người cố gắng theo chế độ ăn uống với GI thấp. Trong thực tế chỉ số GI tùy thuộc mỗi loại khoai tây khác nhau là khác nhau.[38]

Do chứa nhiều cacbonhydrat, khoai tây được cho là khiến cho người bị béo phì dư thừa nhiều hơn chất béo. Tuy nhiên, nghiên cứu của Đại học California, Davis và Trung tâm Quốc gia về An toàn Thực phẩm và Công nghệ, Viện Công nghệ Illinois chứng minh rằng mọi người có thể đưa khoai tây vào chế độ ăn uống của họ và vẫn giảm cân.

So với các loại thực phẩm thiết yếu khác

Bảng dưới đây thể hiện hàm lượng dinh dưỡng của khoai tây và các thực phẩm thiết yếu khác, mỗi loại là một dòng. các loại thực phẩm thiết yếu thường không ăn sống mà phải qua chế biến hoặc nấu chín. Ở dạng nấu chín, hàm lựong dinh dưỡng và kháng dinh dưỡng tương đối của mỗi hạt có thể khác với các giá trị được báo cáo trong bảng này.