Safran 150’den fazla uçucu ve aroma taşıyan bileşik içerir. Bunların çoğu aralarında zeaksantin,.likopen, ve değişik α- ve β- karoten de bulunan karotenoidlerdir. Ancak safran altın sarısı – turuncu rengini α-krosine borçludur. Bu krosin trans- krosetin di-(β-D- gentiyobiyosil) ester dir ( sistematik (IUPAC) adı: 8,8-diapo-8,8-karotenoik asit). Yani safranın aromasının altında yatan karotenoit krosetinin digentiobioz esteridir. Krosinler, krosetin esterlerin monoglikosil ya da diglikosil olmayan hidrofilik bir grup karotenoiddir. Aynı zamanda krosetin bir konjüge polien dikarboksilik asittir, ayrıca hidrofobiktir ve dolayısıyla da yağda çözünür. Krosetin iki suda çözünen gentiobioz ile (yani şekerlerle) birleşince ortaya çıkan ürün de suda çözünür. Ortaya çıkan α-krosin kuru safranın kütlesinin %10’undan fazlasını oluşturan bir karotenoit pigmentidir. Bu iki esterleşmiş gentiobioz, suda çözünür hâle gelmiş olan α-krosini, pirinç pilavı gibi su bazlı yemekleri renklendirmek için ideal bir ürün yapar.
Safranın tadı keskin glükozit pikrokrosinden gelir. Pikrokrosin ( Kimyasal formülü: C16H26O7; sistematik adı: 4-(β-D-glükopiranosiloksi)-2,6,6- trimetilsikloheks-1-en-1-karboksaldehit) safranal (sistematik adı: 2,6,6-trimetilsikloheksa-1,3-dien-1- karboksaldehit) diye bilinen bir aldehit alt elemanı ile bir karbonhidratın bileşiminden oluşur. Böcek öldürücü özellikleri olan pikrokrosin kuru safranın %4’ü kadarını oluşturur. Özellikle pikrokrosin, zeaksantin karotenoit (oksidatif parçalanma ile) kısalmış bir seklidir ve terpen aldehit olan safranalın bir glükozit türevidir. Kızıl renkli zeaksantin insan gözünde retinada doğal olarak bulunan bir kaç karotenoitten birisidir.
Safran hasattan sonra kurutulduğunda sıcaklıkla birleşen enzim etkisi sonucunda pikrokrosin D- glükoz ve serbest bir safranal molekülüne ayrışır. Uçucu bir yağ olan safranal, safranın ayırtedici aromasının önemli bileşenlerinden biridir. Safranal pikrokrosinden daha az keskindir ve bazı örneklemelerde kuru safranın uçucu bölümünün %70’ini oluşturur. Safran’ın aromasının altında yatan ikinci bir bileşen, kokusu "safran, ya da kurumuş saman gibi" tarif edilmiş olan, 2-hidroksi-4,4,6-trimetil-2,5-sikloheksadien-1-on’dur. Safranaldan daha az bir oranda bulunmasına rağmen bu bileşen kimyacılar tarafından safranın kokusuna en önemli katkıyı sağlayan bileşen olarak tanımlanmıştır. Kuru safran pH değişmelerine karşı çok hassastır ve ışık ile oksitlendirici etmenlerin etkisiyle kimyasal olarak hemen parçalanır. Atmosferdeki oksijen ile temasını minimize etmek için hava geçirmez kaplarda saklanmalıdır. Safran ısıya karşı biraz daha dayanıklıdır.
