黄连根茎含多种化学成分，主要包括生物碱类、黄酮类、多糖类等。

生物碱类是黄连根茎中最为重要的成分。其中，以小檗碱含量最高，它是一种异喹啉类生物碱，具有显著的抗菌、抗炎、抗病毒、降血糖、降血脂等多种药理活性。小檗碱对痢疾杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等多种病原微生物有较强的抑制作用，在临床上常用于治疗肠道感染、腹泻等疾病。此外，黄连中还含有巴马汀、药根碱、黄连碱等生物碱。巴马汀也具有抗菌、抗炎等作用，其抗菌机制与小檗碱类似，能抑制细菌的生长和繁殖。药根碱具有一定的心血管活性，可扩张血管、降低血压。黄连碱同样具有抗菌和抗炎的特性，在调节机体免疫功能方面也可能发挥一定作用。

黄酮类化合物也是黄连根茎中的重要成分之一。黄酮类物质具有抗氧化、清除自由基、抗炎、抗肿瘤等多种生理功能。它们可以帮助减轻氧化应激对身体细胞的损伤，预防心血管疾病、癌症等多种疾病的发生。

多糖类成分在黄连根茎中也有存在。黄连多糖具有免疫调节作用，能够增强机体的免疫功能，提高机体的抵抗力，促进免疫细胞的增殖和活性，从而更好地抵御外界病原体的入侵。

除了上述成分外，黄连根茎还含有挥发油、氨基酸、微量元素等。挥发油具有一定的芳香气味和药理活性，可能对神经系统和消化系统产生影响。氨基酸是构成蛋白质的基本单位，对维持人体正常的生理功能至关重要。而微量元素如铁、锌、锰等在人体的新陈代谢、免疫调节等过程中也发挥着不可或缺的作用。