A composição química da cana-de-açúcar é muito variável quantitativamente, porém qualitativamente ele é semelhante em todas as variedades.
Essa composição é influenciada pelo clima, solo, adubação, estágio de desenvolvimento da cultura, variedade e muitos outros.
A composição química, em porcentagem, da cana-de-açúcar madura normal e sadia, segundo Leme Júnior e Borges é apresentada na tabela abaixo:
Tabela: Composição Química da cana-de-açúcar madura normal e sadia, segundo Leme Júnior e Borges.| Elemento | Porcent. (%) | Variação (%) |
| Água | 74,50 | 65,00 a 75,00 |
| Acúcares | 14,00 | 12,00 a 18,00 |
| Fibras | 10,00 | 8,00 a 14,00 |
| Cinzas | 0,50 | 0,30 a 0,80 |
| Materiais Nitrogenados | 0,40 | 0,30 a 0,60 |
| Gorduras e Ceras | 0,20 | 0,15 a 0,25 |
| Substâncias Peptídicas, Gomas e Mucilagem | 0,20 | 0,15 a 0,25 |
| Ácidos Combinados | 0,12% | 0,10 a 0,15 |
| Ácidos Livres | 0,08 | 0,06 a 0,10 |
| Materiais Corantes | Não dosados | - |
A riqueza em sacarose no estado de São Paulo varie de 13 até 18% e o teor de fibre vai de 7 até 17%.
O teor de fibra é muito importante para a manutenção energética das indústrias que processam a cana-de-açúcar. Um teor de fibra muito baixo vai obrigar a indústria a consumir outro tipo de combustível, geralmente lenha. Um teor de fibra muito alto, trará problemas de extração da sacarose. Portanto o canavial deverá ser planejado levando-se em conta como um dos principais fatores o teor de fibras, sempre procurando manter um teor médio de fibra no início, meio e fim de safra em torno de 12,50%.
Fonte: Manual da Cana-de-açúcar - FERNANDES, Alfredo José, Piracicaba, Edt. Livroceres, 1 ed. 1984 p9.