Linfröolja är rik på vegetabiliska fleromättade fettsyror: omega-3 (linolensyra) och omega-6 (linolsyra). Den innehåller även en del enkelomättade fettsyror (ca 20%). Linfröolja ses som en hälsosam olja och används ofta som ett kosttillskott av omega-3. Av de vegetabiliska oljorna är linfröolja en av de oljor som innehåller absolut mest omega-3 (ca 50%). Den höga halten av omega-3 i linfröolja har gjort den till ett populärt kosttillskott. Omega-3 både i vegetabilisk olja och fiskolja tros ju kunna förebygga hjärt- och kärlsjukdomar. Omega-3 är också en essentiell fettsyra och veganer och övriga som inte äter fisk kan använda linfröolja för att säkerställa att man får i sig tillräckligt.
Linfröolja innehåller ganska mycket E-vitamin: 30 - 40 mg per 100 gram olja. I linfrö och linfröolja finns också lignaner. Lignaner är fytoöstrogener, d.v.s. ämnen från växter som liknar östrogen, och dessa har visat sig kunna förebygga vissa cancersjukdomar.