红椒是营养密度很高的蔬菜。每100克红椒约含140毫克维生素C，远超柑橘类水果，在常见蔬菜中名列前茅。此外，红椒富含维生素A原（β-胡萝卜素）、维生素B6、叶酸、维生素E以及钾、镁、铁等矿物质。红椒还含有辣椒素、类黄酮、酚酸等多种植物化学物质，这些成分共同赋予红椒抗氧化、抗炎和促进代谢的多种健康功效。红椒热量很低，每100克仅约30千卡，膳食纤维含量约2克，适合各类健康饮食模式。
红椒中的维生素C是维持免疫系统正常功能的关键营养素，能促进白细胞活性和抗体生成。同时，红椒富含的β-胡萝卜素可在体内转化为维生素A，维护皮肤和黏膜屏障的完整性，抵御病原体入侵。红椒中的类黄酮和辣椒素具有强抗氧化能力，能中和自由基，减少氧化应激对细胞的损伤，从而有助于延缓衰老、降低慢性炎症水平。研究提示，经常食用富含维生素C和类黄酮的蔬菜，有助于缩短普通感冒的病程和减轻症状。
红椒对心血管系统有多重益处。钾元素有助于排出体内多余的钠，辅助调节血压，降低高血压风险。膳食纤维能结合胆汁酸，帮助降低血液中的低密度脂蛋白胆固醇（“坏胆固醇”）水平。辣椒素可以促进血液循环，改善血管内皮功能，抑制血小板过度聚集，从而减少动脉粥样硬化的发生风险。此外，红椒中的抗氧化物质还能减少低密度脂蛋白的氧化修饰，这是动脉斑块形成的关键步骤之一。
红椒中的辣椒素能刺激唾液和胃液分泌，增强食欲，帮助消化。同时，辣椒素可激活体内的瞬时受体电位通道，短暂提高新陈代谢率，促进热量消耗。研究表明，餐前适量摄入辣椒素，能轻微增加能量消耗和脂肪氧化。红椒丰富的膳食纤维能增加饱腹感，延缓胃排空，有助于控制进食量。对于减脂人群，用红椒替代部分高热量酱料或配菜，是降低总热量摄入的有效策略。
红椒是维生素A原的优质来源，β-胡萝卜素、叶黄素和玉米黄质等类胡萝卜素对眼睛健康至关重要。叶黄素和玉米黄质能在视网膜中积累，过滤有害蓝光，降低年龄相关性黄斑变性和白内障的风险。维生素A同时能促进皮肤上皮细胞的正常分化和修复，缺乏时会导致皮肤干燥、毛囊角化。维生素C参与胶原蛋白合成，对维持皮肤弹性、延缓皱纹形成有积极作用。经常食用红椒，从内而外支持皮肤和眼睛的健康。