Το πεπόνι είναι πλούσιο σε βιταμίνες Α, C και B6, καθώς και σε νιασίνη, θειαμίνη και κάλιο. Περιέχει σε μικρότερη ποσότητα ασβέστιο, σίδηρο, μαγνήσιο και φώσφορο. Όλα αυτά τα διατροφικά στοιχεία βρίσκονται στις σωστές συγκεντρώσεις όταν το πεπόνι είναι ώριμο.
Με την πληθώρα θρεπτικών συστατικών του, το πεπόνι μπορεί να δράσει προστατευτικά κατά της υψηλής πίεσης και χοληστερόλης, αλλά και κάποιων μορφών καρκίνου. Μελέτες που έχουν γίνει σχετικά με το πεπόνι έδειξαν ότι μπορεί να έχει αντιπηκτικές και αντιθρομβωτικές ιδιότητες. Το συστατικό εκείνο που ευθύνεται για την μείωση των πιθανοτήτων για καρδιοαγγειακά περιστατικά είναι η αδενοσίνη.
Οι αντιοξειδωτικές ουσίες που περιέχει, όπως βιταμίνη C και β-καροτένιο, παίζουν πολύ μεγάλο ρόλο στην ενδυνάμωση του ανοσοποιητικού συστήματος, στα καρδιακά νοσήματα και σε ορισμένες μορφές καρκίνου. Αποτελεί επίσης εξαιρετική πηγή βιταμίνης Α, σημαντική για μικρούς και μεγάλους, απαραίτητη για καλή όραση, υγιές δέρμα και προστασία από μολύνσεις. Γνωρίζουμε ακόμη πως η βιταμίνη Α μπορεί να δράσει προστατευτικά κατά των καρκίνων του πνεύμονα και της στοματικής κοιλότητας.
Η βιταμίνη Β6 που βρίσκουμε στο πεπόνι συντελεί στην καλύτερη πνευματική και ψυχολογική υγεία, αφού εμπλέκεται στη σύνθεση νευροδιαβιβαστών του εγκεφάλου. Τέλος, το κάλιο ρυθμίζει την καρδιακή λειτουργία και αρτηριακή πίεση και παράλληλα παρουσιάζει διουρητική δράση.