胡椒的辛辣味主要来源于化合物胡椒碱，胡椒碱同时存在于果皮和种子中。按毫克来计算，精制胡椒碱的辣度大约是辣椒中辣椒素的百分之一。胡椒的外果皮中还含有可产生气味的蒎烯、桧烯、苯烯、石竹烯与芳樟醇等萜类，这些还是让柠檬、树木和花朵等产生气味的物质。白胡椒几乎失去了这些气味，因为白胡椒去掉了果皮层。由于要经历更长的发酵阶段，白胡椒会获得其他的一些气味（包括霉味）。
药物应用
与所有的东方香料一样，胡椒有着悠长的用作香料和药物的历史。味道更浓的荜拨通常是首选的药物，不过荜拨和黑胡椒都被作为药物使用。
黑胡椒子在印度是草药、悉达和尤那尼医学中的一种药物。5世纪的《叙利亚医学之书》（Syriac Book of Medicines）指出胡椒（可能实际指的是荜拨）可治疗便秘、腹泻、耳痛、坏疽、心脏病、疝气、声嘶、消化不良、昆虫叮咬、失眠、关节痛、肝病、肺病、口腔脓肿、晒伤、龋齿与牙痛。在中医学中，黑胡椒可治疗寒痰、食积、脘腹冷痛、反胃、呕吐清水、泄泻、冷痢，亦可用于食物中毒解毒。5世纪后的许多著作也建议用胡椒来治疗眼疾，一般是将胡椒制成的软膏直接涂敷在眼睛上。在现代医学中，没有证据可以表明以上的这些治疗方法是有效的；将胡椒直接涂在眼睛上是很不舒服的，同时还有可能对眼睛造成损伤。
胡椒在很长一段时期中都被认为会让人打喷嚏；现今也是这么认为的。一些人认为胡椒碱会刺激鼻孔，从而让人打喷嚏；另一些人则认为是胡椒粉的作用，还有一些人觉得胡椒并不是十分有效的喷嚏制造剂。但是，几乎没有人曾进行过控制环境下的实验来解答这个问题。
由于胡椒会刺激肠道，进行了腹部手术或有腹部溃疡的病人的食谱中不能出现胡椒：一般会使用较温和的食品替代之。
黑胡椒含有少量的黄樟脑，这是一种致癌物质。
香料引用
胡椒的辛辣味主要来源于化合物胡椒碱，胡椒碱同时存在于果皮和种子中。按毫克来计算，精制胡椒碱的辣度大约是辣椒中辣椒素的百分之一。胡椒的外果皮中还含有可产生气味的蒎烯、桧烯、苯烯、石竹烯与芳樟醇等萜类，这些还是让柠檬、树木和花朵等产生气味的物质。
胡椒的气味会随化学物质挥发而流失，因此密封保存有助于长期保藏胡椒的香馥。在光线的照射下也会让胡椒失去一些香味，因为胡椒碱会被转变为几乎无味的异胡椒脂碱。在研磨成粉后，胡椒的芳香会更迅速地挥发；因此大部分的烹调书都建议不要在使用前研磨胡椒子。手持胡椒研磨器可以机械地将胡椒子研磨或压碎并制成胡椒粉，同时也有市售的胡椒粉。在14世纪时的欧洲厨房中便已有胡椒研磨器这类香料研磨器的存在，不过更早前使用臼杵来研磨胡椒也是一个常见的方法。
芳香疗法
黑胡椒具有强烈、刺激的味道，使用少许黑胡椒就能达到很好的治疗效果。尤其是用于即刻振奋精神和补充精力。另外芳香疗法中临床发现，黑胡椒精油的辛辣气味不仅能融化女人的性冷淡，对中年男士的兴趣缺乏也同样有效，所以是夫妻增加情趣是的美好共浴精油。