肥皂的主要化學成分是硬脂酸鈉。
肥皂是脂肪酸金屬鹽的總稱，日用肥皂中的脂肪酸碳數壹般為10～18，金屬主要是鈉或鉀等堿金屬，也有用氨及某些有機堿如乙醇胺、三乙醇胺等制成特殊用途肥皂的。肥皂包括洗衣皂、香皂、金屬皂、液體皂，還有相關產品脂肪酸、硬化油、甘油等。
肥皂中除含高級脂肪酸鹽外，還含有松香、水玻璃、香料、染料等填充劑。從結構上看，在高級脂肪酸鈉的分子中含有非極性的憎水部分（烴基）和極性的親水部分（羧基）。
憎水基具有親油的性能。在洗滌時，汙垢中的油脂被攪動、分散成細小的油滴，與肥皂接觸後，高級脂肪酸鈉分子的憎水基（烴基）就插入油滴內，靠範德華力與油脂分子結合在壹起。而易溶於水的親水基（羧基）部分伸在油滴外面，插入水中。
原理
肥皂分子結構可以分成兩個部分。壹端是帶電荷呈極性的COO-（親水部位），另壹端為非極性的碳鏈（親油部位）。
肥皂能破壞水的表面張力，當肥皂分子進入水中時，具有極性的親水部位，會破壞水分子間的吸引力而使水的表面張力降低，使水分子乎均地分配在待清洗的衣物或皮膚表面。
肥皂的親油部位，深入油汙，而親水部位溶於水中，此結合物經攪動後形成較小的油滴，其表面布滿肥皂的親水部位，而不會重新聚在壹起成大油汙。此過程（又稱乳化）重復多次，則所有油汙均會變成非常微小的油滴溶於水中，可被輕易地沖洗幹凈。