De werkzame stoffen van de Mariadistel zitten eigenlijk alléén in de zwarte zaden, dus zonder de pluisjes. In deze zaden zit Silymarine, een verzamelnaam voor hele sterke stoffen die weer onderverdeelt wordt in de stoffen Silydianine, Silycristine en Silybine. Deze laatste is het sterkst vertegenwoordigd in de Silymarine van de Mariadistel. Naast de Silymarine komen er nog meer stoffen voor in de zwarte zaden: Histamine, Tyramine, Etherische olie, Bitterstoffen en Tannine ofwel Looistof.