Tabak enthält eine Vielzahl von Alkaloiden. Neben dem Hauptbestandteil Nikotin (mit 2 % bis 8 %) enthält es auch Demethylnikotin (Nornikotin), Pseudoequisetin (Neonikotin) und mindestens sieben Alkaloide in Spuren. Nikotin ist eine stickstoffhaltige Base, die aus zwei heterozyklischen Verbindungen besteht: Pyridin und Pyrrol. Das reine Produkt ist eine farblose ölige Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 246 Grad. Es verfügt über eine optische Drehung (Linksdrehung) und ist in Wasser und vielen organischen Lösungsmitteln löslich.
Nikotin kommt in Pflanzen häufig als Salze mit organischen Säuren wie Zitronensäure und Apfelsäure vor. Während der Extraktion kann Tabak oft mit einer anorganischen starken Säurelösung erhitzt und dann mit Alkali neutralisiert werden, um Nikotin freizusetzen. Anschließend wird es mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert und das Lösungsmittel verdampft, um Nikotin zu gewinnen. Aufgrund seiner Flüchtigkeit kann es durch Wasserdampfdestillation gewonnen werden.
Da Nikotin außerdem eine Flüssigkeit ist, ist es schwierig, es abzutrennen und zu reinigen. Daher wird Nikotin häufig mit Pikrinsäure reagiert, um zur einfacheren Handhabung Nikotin-Dipikrinsäure-Salzkristalle zu bilden.