Το σουσάμι αποτελεί φυτικής προέλευσης τρόφιμο, που περιέχει υψηλής βιολογικής αξίας φυτικές πρωτεΐνες. Είναι επίσης πλούσιο σε αμινοξέα όπως η μεθειονίνη, η αργινίνη, η λυσίνη κ.α. Έτσι, όταν συνδυασθεί με τρόφιμα που περιέχουν λυσίνη, όπως τα όσπρια και οι ξηροί καρποί, οι πρωτεΐνες που προκύπτουν είναι υψηλής βιολογικής αξίας και διαθεσιμότητας, καθώς πλησιάζουν τη βιολογική αξία ζωικών πρωτεϊνών.  Περιέχει φώσφορο, κάλιο, μαγνήσιο, ψευδάργυρο,  σελήνιο και λιγνάνες που έχουν σημαντικές αντιοξειδωτικές ιδιότητες. Η υψηλή θρεπτική αξία του σουσαμιού οφείλεται και στα λιπαρά οξέα που περιέχει. Από αυτά το 45% είναι μονοακόρεστα, το 40% πολυακόρεστα και μόλις το 15% κορεσμένα.  Η αυξημένη παρουσία πολυακόρεστων λιπαρών οξέων καθιστά το σουσάμι μια ιδιαιτέρως θρεπτική τροφή, καθώς τα συγκεκριμένα οξέα δεν μπορεί να τα συνθέσει ο ανθρώπινος οργανισμός,