שמן הזית כולל, מלבד חומציות השומן, עוד מאות רכיבים נוספים בעלי פעילות ביולוגית חשובה: התורמים להשפעה מיטיבה על הבריאות, אחרים משפרים את יציבות השמן ואף אחראים לטעם הייחודי של שמן הזית.
רכיבים אלו כוללים: ויטמין E, קרטנואידים, טוקופרולים, כלורופיל, סטרולים, רכיבים בעלי פעילות אנטי סרטנית, רכיבים בעלי פעילות אנטי דלקתית ורכיבים פנוליים.
הרכיבים הפנוליים, אחראים, בין היתר, לטעמו הייחודי של שמן הזית (מר, חריף, מעקצץ) והם פועלים כאנטיאוקסידנטים שתפקידם להגן נגד רדיקלים חופשיים ולהאריך את חיי המדף של שמן הזית.
מחקרים רבים מצאו השפעה מיטיבה של תרכובות פנוליות בשמן הזית על פרמטרים פיזיולוגיים רבים, ביניהם נזק חימצוני, סמנים דלקתיים ובריאות העצם.