Цветки василька содержат гликозиды антоцианов (диклюкозиды цианидина и пеларгонидина), гликозиды флавонов (производные апигенина, лютеолина), флавонолы (кверцетин глюкозид, 3-метил-кемпферол, рутин, цикорнин), витамин С, каротин, дубильные вещества, эфирное масло, слизи, полиацетиленовые соединения, макро- и микроэлементы (накапливает медь, селен, цинк). Цветки используют при лечении глазных болезней (в виде примочек) и как противолихорадочное средство. Кроме того, цветки василька синего используют при желтухе, а также как желчегонное, потогонное, спазмолитическое, противовоспалительное, общетонизирующее, противомикробное, вяжущее и улучшающее пищеварение средство.