Los efectos medicinales y psicoactivos de la marihuana se deben a una familia de compuestos químicos, denominados cannabinoides, que se encuentran solamente en la planta de la marihuana. Por lo menos 61 cannabinoides han sido identificados en la naturaleza. Otros han sido sintetizados químicamente.
El principal ingrediente psicoactivo de la marihuana es el delta-9-tetrahidrocannabinol, o THC, a veces confusamente llamado delta-1-THC bajo un sistema de denominación distinto. De cualquier modo, otros cannabinoides también tienen propiedades medicinales y/o psicoactivas.
El Cannabigerol (CBG), cannabicromeno (CBC), cannabidiol (CDB), delta-8-THC, cannabiciclol (CBL), cannabinol (CBN), cannabitriol (CBT), cannabavarina(THCU) y otros cannabinoides forman parte de esta familia de compuestos.
Todos ellos son conocidos por su psicoactividad o efectos  farmacológicos.
Dado que el delta-9-THC es el principal ingrediente activo de la marihuana, se suele usar este para medir el potencial de acción de la hierba. Las concentraciones típicas de THC son de menos del 0,5% para un cáñamo inactivo, del 2 al 3% para la hoja de marihuana, y del 4 al 8% para los capullos más potentes de la sin semilla. Se pueden encontrar concentraciones más elevadas con extractos, tónicos y hachís (resina concentrada de cannabis).
Las dosis terapéuticas por vía oral comprenden desde 2,5 a 20 miligramos de THC. Un porro mediano (un gramo de hoja con un 2,5% de THC. o medio gramo de capullo de un 5% de concentración), contiene 25 miligramos de THC.
En todo caso, más de la mitad se pierde normalmente con el humo, reduciendo la dosis inhalada a unos 10 miligramos. Consumidores experimentados han informado sobre el hecho de que diferentes tipos de marihuana producen colocones ó pegues distintos y que,  médicamente, tienen diferentes efectos. Ciertos investigadores suponen que la diferencia entre las proporciones de los distintos cannabinoides de una variedad a otra o incluso entre distintos ejemplares de una misma variedad es la causa de estas variaciones.