El color intenso del azafrán se debe a pigmentos del tipo carotinoide. Aunque contiene  algunos de los carotinoides más conocidos como los alfa y beta carotenos, licopeno y  zeaxantina, su capacidad colorante la obtiene sobre todo de los esteres de crocina. Su  aroma tan característico, que lo distingue de cualquier sustituto colorante, proviene del  safranal y su sabor amargo se debe a otra sustancia llamada picrocrocina.

Las calidades  del azafrán según sus características químicas se recogen en la  norma internacional ISO 3632 (categoría I, II y III). 

En los últimos años se ha estudiado, con resultados esperanzadores, la posibilidad de  que algunos de los derivados de los carotenoides incluidos en esta especia tengan  acción antitumoral. En estudios farmacológicos actuales, tanto el azafrán como sus  constituyentes activos han demostrado tener actividad anticonvulsiva, antiinflamatoria  y antitumoral. Sus efectos saludables se han descrito en diversos estudios publicados en  fuentes acreditadas como el 'Phytotheraphy Research' o el  'Cancer letters'.

También muy interesantes han sido las aportaciones de  investigadores de la Universidad de Castilla-La Mancha en Albacete, quienes han  demostrado cómo la crocina, el safranal y la picrocrocina se muestran como inhibidores  de células cancerígenas humanas.