渾源黃芪之所以具有舉世無雙的廣泛藥效，歸根結底是由於其強於同類的活性化學成分及其超常的藥理學作用決定的。
據國內外學者化驗鑒定，渾源黃芪化學成分有皂苷類、黃酮類和多糖類等三大類。其中皂苷類包括黃芪皂苷和大豆皂苷；黃酮類包括黃酮、異黃酮、異黃烷酮和紫檀烷；多糖類包括單糖、氨基酸、蛋白質、核黃素、葉酸、尼克酸、維生素D、亞油酸、亞麻酸、微量元素、香草酸、阿魏酸、異阿魏酸、對羥（讀qiǎng強）苯基丙烯酸、咖啡酸、綠原酸、棕櫚酸、穀甾（讀zāi災）醇、胡蘿卜苷、羽扇豆醇、正十六醇。還特別含有十分珍貴的高分子量的葡聚糖和雜多糖。其中葡聚糖又有水溶性和水不溶性葡萄糖；雜多糖多為水溶性酸性雜多糖，主要由葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖組成。
化驗結果令專家們驚喜異常。渾源黃芪的活性成分不僅豐富、全麵，而且含量指標高、比重大，遠遠高於全國其他地區的黃芪。“2000年中國藥典”規定黃芪多糖含量不得低於8%，渾源黃芪多糖含量高達21.19%，是“藥典”規定的2.65倍；“藥典”規定黃芪多糖浸出含量不得低於0.2%，渾源黃芪多糖浸出含量達到30.4%，是規定的152倍。特別作為黃芪質量控製的主要指標黃芪皂苷，經香港浸會大學對不同產地的黃芪藥材主要質量指標檢測對比證明，渾源黃芪的皂苷含量在全國遙遙領先。
經香港浸會大學對不同產地的黃芪藥材HPLC-ELSD指紋圖譜對比顯示，渾源黃芪在皂苷類成分的含量上明顯好於其他產地。
隨著“分離提取、結構鑒定”技術的飛速發展，國內外專家學者先後成功地從渾源黃芪中將皂苷類、黃酮類、多糖類等珍貴的活性成分分離提取出來。
如皂苷類，1981年日本學者首次從渾源黃芪中分離出各種皂苷共12種，並證明前11種具有降壓、利尿和強心作用。
又如黃酮類，迄今國內外學者從渾源黃芪中分離得到的黃酮類有黃酮、異黃酮、異黃烷和紫檀烷4大類。前蘇聯學者分離得多種黃酮甘元，包括“山奈酚”、槲（讀hu胡）皮素、異鼠李素、鼠李檸檬素、熊竹素。我國學者分離得芒柄花素、毛蕊異黃酮及其葡萄糖苷、芒柄花苷等。再如多糖類，我國學者分離提取得到三種多糖成分。第一種是雜多糖；第二、三種均為葡聚糖。特別是還分離得高分子量葡聚糖，在分離提取的基礎上，學者們發現，渾源黃芪由於活性成分出類拔萃，其藥理學作用十分顯著。據《數字化中藥探索——參芪扶正注射液》一書介紹：渾源黃芪經動物試驗證明，主要活性成分的藥理學作用突出表現在以下五個方麵：
一、抗腫瘤作用
以“甲基膽蒽碘油”溶液誘發大鼠肺癌。在此過程中給大鼠肌體注射渾源黃芪注射液，每天1次，共175天。黃芪組的發癌率為16.28%，顯著低於對照組（51.51%）。自發產生黑色素瘤的小鼠腹腔注射渾源黃芪多糖，可使荷瘤鼠生存期從15天延長至21天，其差異非常顯著。
每日以1毫升渾源黃芪水煎劑給小鼠灌胃，能明顯降低殘留微量白血病小鼠脾細胞腫瘤壞死因子的活性，其作用主要是黃芪多糖。另有報道，渾源黃芪多糖除自身有一定抗腫瘤作用外，體外還能誘導“淋巴細胞”的活性，提高“淋巴細胞”對“靶細胞”的殺傷率，且具有拮抗小鼠腹腔吞噬能力下降之作用。
二、免疫調節作用
1.對細胞免疫功能的影響。渾源黃芪對“B淋巴細胞和T淋巴細胞”有較好的保護、活化和雙向調節作用，能明顯刺激B淋巴細胞、T淋巴細胞的活性。特別是可增強T淋巴細胞的增殖。
動物實驗表明，體內應用渾源黃芪多糖，可糾正燒傷小鼠T淋巴細胞轉化以及“白細胞介素”產生的受抑狀態，體內注射渾源黃芪多糖，可使“氫化可得鬆”造成免疫功能低下的小鼠有使其淋巴細胞轉化率上升的作用；口服渾源黃芪多糖，對癌症患者的腹水淋巴細胞的激活和擴增具有明顯的增效作用。
2.對體液免疫功能的影響。據《山東農業大學學報》2005年發表的《黃芪組方對肉雞免疫功能影響研究》一文介紹：“用渾源黃芪組成方劑，給含有高母源抗體的雛雞群飲用，再以‘雞新城疫’疫苗點眼，然後分別於9、20、28、35、45日齡測定血液中免疫水平，找出最佳組方，並於46日齡稱量體重，記錄飼料消耗。然後以最佳組方進行劑量試驗，並在最佳劑量下測定雞體液免疫功能的各項指數。試驗結果表明，黃芪組方能提高‘雞新城疫’疫苗接種雛雞的抗體水平，並延長其持續時間。說明黃芪有促進體液免疫功能的作用。”
另據《齊齊哈爾醫學院學報》1994年02期發表的《黃芪對老年人免疫功能的影響》一文介紹：“給60歲以上的老年人服用黃芪煎劑，每日30克，連服50天，檢測其服用前後體液各個免疫係統的免疫數據。結果表明，雖老年人的體液免疫功能低於正常成年，但經服用黃芪後，其免疫功能顯著提高。”