迷幻蘑菇中的主要成分为裸盖菇素（psilocybin）和脱磷酸裸盖菇素（psilocin）。
这两种成分均属于色胺类生物碱，具有强烈的神经活性。裸盖菇素是主要的前体物质，进入人体后会被代谢为脱磷酸裸盖菇素，后者可穿越血脑屏障，通过激动5 - 羟色胺2A受体（5 - HT₂A R）影响中枢神经系统，进而引发幻觉、情绪波动等效应。
此外，部分种类的迷幻蘑菇还含有baeocystin、norbaeocystin等衍生物，这些衍生物具有差异化的受体结合特性。
这些成分主要存在于裸盖菇属等真菌中，且在菌盖中的含量高于菌柄，在干燥状态下，其含量大约在0.1% - 2%。
