高粱的主要利用部位有子粒、米糠、茎秆等。其中子粒中主要养分含量：粗脂肪3%、粗蛋白8~11%、粗纤维2~3%、淀粉65~70%。
蛋白质在子粒中的含量一般是9~11%，其中约有0.28%的赖氨酸，0.11%的蛋氨酸，0.18%的胱氨酸，0.10%的色氨酸，0.37%的精氨酸，0.24%的组氨酸，1.42%的亮氨酸，0.56%的异亮氨酸，0.48%的 苯丙氨酸，0.30%的苏氨酸，0.58%的缬氨酸。高粱子粒中亮氨酸和缬氨酸的含量略高于玉米，而精氨酸的含量又略低于玉米。其他各种氨基酸的含量与玉米大致相等。高粱糠中粗蛋白质含量达10%左右，在鲜高粱酒糟中为9.3%，在鲜高粱醋渣中是8.5%左右。高梁秆及高粱壳的蛋白质含量较少，分别为3.2%及2.2%左右。
高粱蛋白质略高于玉米，同样品质不佳，缺乏赖氨酸和色氨酸，蛋白质消化率低，原因是高粱醇溶蛋白质的分子间交联较多，而且蛋白质与淀粉间存在很强的结合键，致使酶难以进入分解。
脂肪含量3%，略低于玉米，脂肪酸中饱和脂肪酸也略高，所以，脂肪熔点也略高些。亚油酸含量也较玉米稍低。高粱加工的副产品中粗脂肪含量较高。风干高粱糠的粗脂肪含量为9.5%左右，鲜高粱糠为8.6%左右。酒糟和醋渣中分别为4.2%和3.5%。子粒中粗脂肪的含量较少，仅为3.6%左右，高粱秆和高粱壳中含量也较少。
无氮浸出物包括淀粉和糖类，是饲用高粱中的主要成分，也是畜禽的主要能量来源，饲用高粱中无氮浸出物的含量变化于17.4~71.2%之间。高粱秆和高粱壳中的粗纤维较多，其含量分别为23.8%和26.4%左右。淀粉含量与玉米相当，但高粱淀粉颗粒受蛋白质覆盖程度高，故淀粉的消化率低于玉米，有效能值相当于玉米的90~95%。高粱秆和高粱壳营养价值虽不及精料，但来源较多，价格低廉、能降低饲养成本。
矿物质与维生素矿物质中钙，磷含量与玉米相当，磷约40~70%，为植酸磷。维生素中B1、B6含量与玉米相同，泛酸、烟酸、生物素含量多于玉米，但烟酸和生物素的利用率低。据中央卫生研究院(1957)分析，每千克高粱子粒中含有硫胺素，(维生素B)1.4毫克，核黄素(维生素B2)0.7毫克，尼克酸6毫克。成熟前的高粱绿叶中粗蛋白质的含量约13.5%，核黄素的含量也较丰富。高粱的子粒和茎叶中都含有一定数量的胡萝卜素，尤其是作青饲或青贮时含量较高。
丹宁属水溶性多酚化合物，也称鞣酸或丹宁酸。丹宁具有强烈的苦涩味，影响适口性；丹宁能与蛋白质和消化酶结合，影响蛋白质和氨基酸的利用率。