草木灰的主要成分是碳酸钾（K2CO3），相对分子质量为138。草木灰肥料因草木灰为植物燃烧后的灰烬，所以是凡植物所含的矿质元素，草木灰中几乎都含有。其中含量最多的是钾元素，一般含钾6-12%，其中90%以上是水溶性，以碳酸盐形式存在；其次是磷，一般含1.5-3%；还含有钙、镁、硅、硫和铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量营养元素。

不同植物的灰分，其养分含量不同，以向日葵秸秆的含钾量为最高。在等钾量施用草木灰时，肥效好于化学钾肥。所以，它是一种来源广泛、成本低廉、养分齐全、肥效明显的无机农家肥。草木灰是植物（草本和木本植物）燃烧后的残余物，属于不可溶物质。草木灰质轻且呈碱性，干时易随风而去，湿时易随水而走，与氮肥接触易造成氮元素挥发损失。