Zeytinyağının karakteristik aroması, çok sayıda kimyasal bileşenin bir araya gelmesiyle oluşur. Ana bileşenler arasında oleik asit, polifenoller, aldehitler, ketonlar ve esterler bulunur. Bu bileşenler, zeytinin olgunluk derecesi, üretim şekli ve saklama koşullarına bağlı olarak farklı oranlarda ortaya çıkar. Örneğin, erken hasat edilen zeytinlerden elde edilen yağlar daha yoğun meyvemsi ve bitkisel aromalar içerirken, geç hasat ürünlerinde tatlı ve yumuşak aromalar hakim olabilir. Ayrıca, zeytinyağının buruk ve hafif acı tatları, polifenol içeriğiyle bağlantılıdır. Bu zengin aromatik bileşenler, zeytinyağını sadece bir yağ olmaktan çıkarıp gastronomide özel bir tat bileşeni yapar.