气味与化学结构之间存在某种关系，已有各种假说，但存在各自的缺陷，尚未定论。从使用香料的经验及综合大多数理论的要点，可将有香味的有机化合物分类为烃、醇、醛、酮、酯等，任一化合物在碳数约为 8 ～ 15 时香味最强，当然还需要一定的挥发性，有香物质的分子量约为 26～300 之间，可溶于水、乙醇、脂肪等介质。
有香物质的分子存在的双键、叁键、—OH、—CO、—NH、—SH等原子团称为发香团或发香基（见表1），它们对嗅觉有不同的刺激；发香团在分子中的位置也影响香气的强弱和品质，不过今天仍难对香气与化学结构建立完善的关系。
表 1 主要的发香团
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双 键 C=C ┃ 醛 -CHO
叁 键 C≡C ┃ 硫 醚 - S -
醇 -OH ┃ 硝 基 -NO2
酚 -OH ┃ 胺 类 -NH2
酮 -CO ┃ 氰 -CN
羧 酸 -COOH ┃ 异 氰 -NC
酯 -COOR ┃ 硫 氰 -SCN
内 酯 -CO—O ┃ 异硫氰 -NCS
硫 醇 -SH ┃ 醚 -O -
卤 素 -X ┃ 杂环类
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低级的烃几乎无臭，越高级时，香气越浓，在C8～C15之间最强，如碳链太长因挥发性不好，所以香气减弱；通常链状优于环状，增加不饱和度时，香气会增强。
醇的羟基为强发香团，若有双键、叁键，则更增强，反之，羟基数目增加时减弱，终成无臭；芳香族醇的香气强于脂肪族；酚的羟基数目为 1 个时最强，低级羧酸有强香气。酯类最常用为香料，芳香优于构成成分的酸、醇本身，醛及酮大都有强芳香性，含不饱和键的香气优于链状、环状；内酯的结构与酯近似，香气也近似，内酯环增大时，香气增强，芳香性减少。
大环状麝香构成环的碳原子数目与香气的关系很受注目，麝香酮、香灵猫酮等大环状酮、黄葵内酯等大环状内酯都是在构成环的碳数为14～17个时麝香香气最强，太多太少都会减弱香气。香气也因分子的立体结构而有很大的差异，最近因得到高纯度的化合物，异构体之间香气的关系逐渐明确，薄荷脑的各个异构体，芳樟醇、橙花醇、香叶醇的异构体都在研究范围内；香气也受直链与支链的差别、双键或叁键的位置差别、发香团的关系位置的影响，光学异构体之间的香气差别也渐明确，有人研究了 l-薄荷脑与 d-薄荷脑、l-羧酸与 d-羧酸等的香气差别。