Основна компонента ксантан гуме је ланац ксантан полисахарида-природни полисахарид састављен од понављајућих пентасахаридних јединица. Полисахаридна кичма се састоји првенствено од глукозе, док бочни ланци који се гранају од кичме садрже манозу и глукуронску киселину. Глукоза обезбеђује структурну стабилност и чини основни скелет, док бочни ланци формирани од манозе и глукуронске киселине не само да побољшавају тродимензионалну просторну структуру молекула- већ и дају ксантан гуми јаку растворљивост у води и колоидна својства. Управо ова јединствена структура полисахарида омогућава ксантан гуми да генерише висок вискозитет чак и при ниским концентрацијама и да покаже одличну стабилност.
Остаци глукуронске киселине унутар ксантан полисахаридних ланаца садрже карбоксилне групе; током обраде, ове карбоксилне групе могу да формирају соли са металним јонима-као што су натријум, калијум или калцијум-да би се произвела ксантан гума. Ове карбоксилатне групе су примарни разлог зашто се ксантан гума раствара у води и формира колоидне дисперзије. Они дају ксантан гуми отпорност на киселине, базе, соли и топлоту, док такође узрокују да њени раствори испољавају различито не-невтоновско понашање течности. Штавише, прилагођавањем врсте и односа различитих металних јона који се користе, вискозитет и реолошка својства ксантан гуме могу се прилагодити специфичним захтевима различитих индустријских сектора.
Поред примарних полисахаридних ланаца и карбоксилатних група, ксантан гума може такође садржати трагове заосталих шећера, протеина или неорганских соли; ови мањи састојци обично потичу из процеса микробне ферментације или пречишћавања. Иако су присутне у изузетно ниским концентрацијама, ове компоненте у траговима могу, у одређеним применама, мало утицати на вискозитет или стабилност резултујућег раствора.
