Тмин содержит белки (10—12%), жирное масло (12—16%) и сильно пахучее эфирное масло (3—6%).
Тмин довольно широко применяется в народной медицине. Растение усиливает секреторную деятельность желез желудка и кишечника и пищеварительную деятельность желудочно-кишечного тракта, гонит газы при их скоплении в желудке и кишечнике, снижает процессы брожения и гниения в кишечнике, увеличивает выделение мочи, а у кормящих женщин — молока. Тмин также обладает отхаркивающим, легким послабляющим, противосудорожным и обезболивающим действием.
В народной и научной медицине водный настой или отвар «семян» принимают для усиления пищеварительной деятельности желудка и кишечника, при болях в желудке и кишечнике, при скоплении газов в желудке и кишечнике (метеоризме), при недостатке молока у кормящих женщин.
«Семена» тмина входят в состав аппетитного, желудочного, слабительного, ветрогонного и успокоительного сборов.
«Семена» тмина используют в пищевой, ликеро-водочной и парфюмерной промышленности, как пряность при квашении капусты и мочке яблок.