Горицвет весенний содержит сердечные гликозиды, главные из которых - адонитоксин, цимарин, K-стропантин-β, ацетиладонитоксин, адонитоксол и вернадигин. Кроме того, трава содержит гены (п-стропантидин, строфадогенин, ацетилстрофадогенин и другие), флавоноиды (адониверит, витексин, гомоадониверит, фитостерин, адонитовый спирт и тому подобное), сапонины.
Препараты из горицвета весеннего относятся, в зависимости от характера действия, к группе сердечных гликозидов. Он обладает кардиотоническим действием, увеличивает и замедляет сердечный ритм, продлевает диастолу, увеличивает систолическое давление, увеличивает ударный объем, незначительно угнетает внутреннюю сердечную проводимость, устраняет застойные явления и успокаивает нервную систему. Действие горицвета весеннего наступает раньше, но короче и слабее, чем действие наперстянки.
Калия бромид усиливает процессы торможения в коре головного мозга, восстанавливает баланс между процессами возбуждения и торможения в центральной нервной системе. Обладает противосудорожным действием.