روغن زیتون عمدتاً از تری گلیسرول ها (تری گلیسیریدها یا چربی ها) تشکیل شده است و حاوی مقادیر کمی اسیدهای چرب آزاد (FFA)، گلیسرول، فسفاتیدها، رنگدانه ها، ترکیبات طعم دهنده، استرول ها و تکه های میکروسکوپی زیتون است. تری اسیل گلیسرول ها ذخیره اصلی انرژی برای گیاهان و حیوانات هستند. از نظر شیمیایی، اینها مولکول هایی هستند که از استری شدن طبیعی سه مولکول اسید چرب با یک مولکول گلیسرول به دست می آیند. مولکول گلیسرول را می‌توان به‌طور ساده به‌عنوان یک مولکول «E شکل» دید، با اسیدهای چرب به نوبه‌ی خود شبیه زنجیره‌های هیدروکربنی دراز، با طول (در مورد روغن زیتون) از حدود ۱۴ تا ۲۴ اتم کربن. اسیدهای چرب لطفا توجه داشته باشید که ما در اینجا با اسیدهای چرب که بخشی از مولکول تری گلیسرول را تشکیل می دهند، سروکار داریم. در قسمت بعدی به اسیدهای چرب آزاد می پردازیم. ترکیب اسیدهای چرب روغن زیتون بسته به رقم، بلوغ میوه، ارتفاع، آب و هوا و چندین عامل دیگر بسیار متفاوت است. یک اسید چرب دارای فرمول کلی است: CH3(CH2)nCOOH که در آن n معمولاً یک عدد زوج بین 12 و 22 است. اگر هیچ پیوند دوگانه ای وجود نداشته باشد، مولکول اسید چرب اشباع نامیده می شود. اگر زنجیره ای حاوی پیوندهای دوگانه باشد، به آن اسید چرب غیراشباع می گویند. یک پیوند دوگانه یک اسید چرب تک غیراشباع می سازد. بیش از یک پیوند دوگانه یک اسید چرب غیراشباع چندگانه می سازد. اسیدهای چرب اصلی موجود در تری گلیسرول های روغن زیتون عبارتند از: اسید اولئیک (C18: 1)، یک اسید چرب امگا 9 تک غیر اشباع. 55 تا 83 درصد روغن زیتون را تشکیل می دهد. لینولئیک اسید (C18:2)، یک اسید چرب امگا 6 غیراشباع چندگانه است که حدود 3.5 تا 21 درصد روغن زیتون را تشکیل می دهد. اسید پالمتیک (C16:0)، یک اسید چرب اشباع شده که 7.5 تا 20 درصد روغن زیتون را تشکیل می دهد. اسید استئاریک (C18:0)، یک اسید چرب اشباع شده که 0.5 تا 5 درصد روغن زیتون را تشکیل می دهد. لینولنیک اسید (C18:3) (مخصوصاً آلفا-لینولنیک اسید)، یک اسید چرب امگا 3 غیراشباع چندگانه است که 0 تا 1.5 درصد روغن زیتون را تشکیل می دهد. تری اسیل گلیسرول ها معمولا از مخلوطی از سه اسید چرب تشکیل شده اند. بیشترین فراوانی در روغن زیتون تری اسیل گلیسرول اولئیک اولئیک اولئیک (OOO) است و پس از آن به ترتیب بروز پالمتیک اولئیک اولئیک (POO)، 

اولئیک اولئیک لینولئیک (OOL) و سپس پالمتیک اولئیک لینولئیک است. (POL)، سپس استئاریک اولئیک اولئیک (SOO) و غیره. روغن زیتون حاوی اسید اولئیک بیشتر و اسیدهای لینولئیک و لینولنیک کمتری نسبت به سایر روغن‌های گیاهی است، یعنی بیشتر از اسیدهای چرب غیراشباع تک غیراشباع است. این روغن زیتون را در برابر اکسیداسیون مقاوم‌تر می‌کند، زیرا به طور کلی، هر چه تعداد پیوندهای دوگانه در اسید چرب بیشتر باشد، روغن ناپایدارتر است و به راحتی توسط گرما، نور و عوامل دیگر تجزیه می‌شود. به طور کلی پذیرفته شده است که مناطق سردتر (مانند توسکانی) روغن با اسید اولئیک بالاتر نسبت به مناطق گرمتر تولید می کنند. به این معنا که روغن زیتون منطقه خنک ممکن است از نظر محتوای تک غیراشباع تر از روغن منطقه گرم باشد. اسیدهای چرب ترانس توجه داشته باشید که روغن زیتون اسیدهای چرب ترانس ندارد. هنگامی که نفت تا حدی هیدروژنه می شود، می تواند در ترکیب "سیس" یا "ترانس" باشد. این به این اشاره دارد که هیدروژن در کدام سمت پیوند دوگانه اسید چرب قرار دارد. روغن زیتون یک اسید چرب ترانس نیست زیرا تا حدی در کارخانه هیدروژنه نشده است تا در دمای اتاق مانند مارگارین جامد شود. اسیدهای چرب با زنجیره بلند اسیدهای چرب با زنجیره بلند دارای 12 تا 20 اتم کربن هستند. اسیدهای چرب اولیه روغن زیتون همگی اسیدهای چرب با زنجیره بلند هستند. اسیدهای چرب با زنجیره بلند بیش از 20 اتم کربن دارند. اینها معمولاً در دمای اتاق جامدتر هستند، مانند موم ها. مقادیر قابل توجهی از اینها در روغن زیتون وجود ندارد. درصد اسید لینولنیک مجاز در روغن زیتون با توجه به اسیدهای چرب غیراشباع چندگانه (PUFAs)، طیف وسیعی برای روغن زیتون فوق بکر قابل قبول است، با این حال اسید لینولنیک باید کمتر از 0.9٪ بر اساس دستورالعمل های شورای بین المللی روغن زیتون (IOOC) باشد. . سطوح بالاتر، به عنوان مثال 1.5٪ مشکل تغذیه ای ایجاد نمی کند، اما IOOC از سطح اسید لینولنیک برای تأیید صحت روغن زیتون استفاده می کند. روغن های دانه مانند روغن کانولا دارای سطوح بالاتری از اسید لینولنیک هستند. اسیدهای چرب ضروری در نوشته های علمی اصطلاح اسید چرب ضروری به تمام اسیدهای چرب امگا 3 یا امگا 6 اشاره دارد. این یک قرارداد تاریخی است، نه یک تعریف پزشکی. از نظر پزشکی، اسیدهای چرب ضروری آنهایی هستند که بدن انسان قادر به ساخت آنها نیست. تنها دو مورد وجود دارد که بلوک های سازنده بسیاری از اسیدهای چرب امگا 3 و امگا 6 دیگر در بدن سالم هستند: اسید لینولئیک و اسید آلفا لینولنیک. اسیدهای چرب رایگان (FFA) و اسیدیته روغن زیتون را هم اکنون خریداری کنید «اسیدیته» در روغن زیتون نتیجه درجه تجزیه تری گلیسرول ها است که به دلیل واکنش شیمیایی به  خرید روغن زیتون فرابکر نام هیدرولیز یا لیپولیز است که در آن اسیدهای چرب آزاد تشکیل می شود. (در شرایط استثنایی، حتی روغن های تهیه شده از زیتون های تازه و سالم نیز می توانند مقادیر قابل توجهی اسیدیته داشته باشند که ناشی از ناهنجاری در طول بیوسنتز واقعی روغن در میوه زیتون است). روغن استخراج شده با بی دقتی و/یا از میوه های بی کیفیت آسیب می بیند