Tytoń zawiera różnorodne alkaloidy. Oprócz głównego składnika nikotyny (zawierającego od 2% do 8%) zawiera także demetylonikotynę (nornikotynę), pseudoekwisetinę (neonikotynę) i co najmniej siedem śladowych ilości alkaloidów. Nikotyna jest zasadą azotową złożoną z dwóch związków heterocyklicznych, pirydyny i pirolu. Czysty produkt jest bezbarwną oleistą cieczą o temperaturze wrzenia 246 stopni. Ma skręcalność optyczną (lewoskrętną) i jest rozpuszczalny w wodzie i wielu rozpuszczalnikach organicznych.
Nikotyna często występuje w roślinach w postaci soli z kwasami organicznymi, takimi jak kwas cytrynowy i kwas jabłkowy. Podczas ekstrakcji tytoń często można podgrzać nieorganicznym roztworem mocnego kwasu, a następnie zobojętnić alkaliami w celu uzyskania wolnej nikotyny. Następnie ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym i rozpuszczalnik odparowuje, otrzymując nikotynę. Ze względu na swoją lotność można go ekstrahować poprzez destylację z parą wodną.
Ponadto, ponieważ nikotyna jest cieczą, trudno ją oddzielić i oczyścić. Dlatego nikotyna często poddaje się reakcji z kwasem pikrynowym, tworząc kryształy soli kwasu dipikrynowego nikotyny, ułatwiające manipulację.