辣椒之所以辣，主要是因爲其果實中含有一種名爲辣椒素的化學物質。
辣椒素的化學名稱爲8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺，它是一種揮發性化合物，對口腔和皮膚具有刺激性。辣椒素與人體內的VR1蛋白質結合，引起神經細胞興奮，產生刺激性的感覺，被解讀爲熱感，因此人們在喫辣椒時會感到火辣辣的感覺。此外，辣椒素還會激活辣味感受器，進一步增強辣味的感覺。
除了其直接的作用外，辣椒的辣味還受到品種、成熟度和氣候等因素的影響。例如，最潮溼的環境下生長的辣椒通常比干旱環境下的辣椒更辣。而且，植物在進化過程中，辣椒的辣味被髮展出來，主要是爲了保護種子不被哺乳動物食用，同時又不影響鳥類等能夠幫助傳播種子的動物。