草木灰是木材燃燒后殘留的粉狀殘留物，如在壁爐、篝火或工業發電廠中燃燒木材。 它主要由鈣化合物以及木材中存在的其他不可燃微量元素組成。 它在整個歷史上被用于許多目的。

Emil Wolff 等人對許多樹種的木灰成分進行了全面的分析。 幾個因素對組成有重大影響：

• 細灰：一些研究包括燃燒過程中通過煙道逸出的固體，而其他研究則沒有。
• 燃燒溫度。 灰分產量隨著燃燒溫度的升高而降低，這會產生兩個直接影響：
  • 離解：碳酸鹽、硫化物等轉化為氧化物時不會產生碳、硫、碳酸鹽或硫化物。 一些金屬氧化物（例如氧化汞）甚至會在柴火溫度（600 °C（1,112 °F））下分解成元素狀態和/或完全蒸發。
  • 揮發：在未測量逸出灰分的研究中，一些燃燒產物可能根本不存在。 例如砷不易揮發，但三氧化二砷易揮發（沸點：465 °C (869 °F)）。
• 實驗過程：如果灰燼在燃燒和分析之間暴露在環境中，氧化物可能會通過與空氣中的二氧化碳反應而轉化回碳酸鹽。 同時吸濕性物質可能會吸收大氣中的水分。
• 木材的類型、年齡和生長環境會影響木材（例如硬木和軟木）的成分，從而影響灰分。 硬木通常比軟木產生更多的灰分，而樹皮和樹葉產生的灰分多于樹干內部部分。

根據一項關于平均燃燒木材的研究，會產生大約 6-10% 的灰燼。 如果將某些木材熱解直至所有揮發物消失，并在 350 °C (662 °F) 下燃燒 8 小時，則會產生占燃燒木材原始質量（干基）0.43% 和 1.82% 的殘留灰分。 燃燒條件也會影響殘灰的成分和數量，因此較高的溫度會降低灰分產量。

通常，木灰包含以下主要元素：

• 碳 (C) — 5–30%。
• 鈣 (Ca) — 7–33%
• 鉀 (K) — 3–4%
• 鎂 (Mg) — 1–2%
• 錳 (Mn) — 0.3–1.3%
• 磷 (P) — 0.3–1.4%
• 鈉 (Na) — 0.2–0.5%。

當木材燃燒時，它會根據使用的溫度產生不同的化合物。 一些研究將碳酸鈣 (CaCO3) 列為主要成分，而另一些研究發現根本沒有碳酸鹽，而是氧化鈣 (CaO)。 后者在較高溫度下產生（見煅燒）。 平衡反應 CaCO3 → CO2 + CaO 的平衡在 750 °C (1,380 °F) 和高 CO_{2 分壓（例如在柴火中）時向左移動，但在 900 °C (1,650 °F) 時向右移動 ) 或當 CO2 分壓降低時。}

許多木灰含有碳酸鈣 (CaCO3) 作為其主要成分，占總灰分重量的 25% 甚至 45%。 在 600 °C (1,112 °F) 時，在一個案例中鑒定出 CaCO3 和 K2CO3。 不到 10%（百分之十）是鉀肥，不到 1%（百分之一）是磷酸鹽。

有微量元素鐵（Fe）、錳（Mn）、鋅（Zn）、銅（Cu）及部分重金屬。 它們在灰燼中的濃度因燃燒溫度而異。 溫度升高可能導致碳酸鹽分解和鉀 (K)、硫 (S) 以及微量銅 (Cu) 和硼 (B) 的揮發。 研究發現，在升高的溫度下，K、S、B、鈉 (Na) 和銅 (Cu) 減少，而 Mg、P、Mn、Al、Fe 和 Si 相對于鈣 (Ca) 沒有變化。 然而，所有這些微量元素在較高的燃燒溫度下都以氧化物的形式存在。 木灰中的某些元素（所有分數均以質量/質量給出）包括:: 304

• Fe 1.6-55 ‰
• Si 6-170 ‰
• Al 1.2-45 ‰
• 錳 1-20‰
• 0.6-50 ppm
• 鎘 0.18-60 ppm
• 鉛 2-500 ppm
• 鉻 12-280 ppm
• 鎳 10-140 ppm
• V 1.8-120 ppm

一項研究確定，緩慢燃燒的木材（100-200°C（212-392°F））排放物通常包括 16 種烯烴、5 種鏈二烯、5 種炔烴和幾種烷烴和芳烴（按比例）。 乙烯、乙炔和苯是有效燃燒的主要成分。 發現陰燃的 C3-C7 烯烴的比例更高。 苯和 1,3-丁二烯占非甲烷烴總量的 ~10-20% 和 ~1-2%。