В корнях стальника полевого найдено множество биологически активных веществ, в частности гликозиды (ононид и ононин, астралгин), сапонины (оноцерал), флавоноиды, дубильные и смолистые вещества, эфирное и жирное масло, органические кислоты, а также белки, крахмал, слизи и до 10% минеральных солей. Кроме того, в корнях стальника полевого содержится около 0,3% двухосновного тетрациклического тритерпенового спирта – оноцерина, а также макро- и микроэлементы (бор, йод, свинец, хром, стронций, молибден, железо, цинк, никель, магний, медь, селен, кальций, марганец, ванадий, калий, алюминий).
В других растениях этого рода найден ценный с медицинской точки зрения флавоноид - маковин, относящийся к группе птерокарпанов, который обладает фунгицидными свойствами. Близкий к стальнику полевому среднеевропейский вид – стальник колючий (лат. Ononis spinosa L.) также содержит в большом количестве много биологически активных веществ: глюкозид ононин, формононетин, оноспин, ононетин, оноцерин, а также лимонную кислоту, сапонины, дубильные вещества, эфирное и жирное масло.