Zeytinyağı bol miktarda oleik asit içerir. Oleik asit, kolesterol seviyelerini düşüren, kalp krizi veya felç riskini azaltan bir tür tekli doymamış yağ türüdür.
How Stuff Works'e göre, zeytinyağı yüzde 55 ila 80 oranında oleik asitten oluşur. Bu dalgalanmayı etkileyen faktörler arasında, zeytinlerin yetiştirildiği toprak türü ve yağ yapımında kullanılan zeytin türleri bulunur.
Zeytinyağı ayrıca E vitamini, linoleik asit olarak bilinen omega-6 yağ asidi ve alfa linoleik asit olarak bilinen omega-3 yağ asidi içerir.