Die Zwiebel enthält, ähnlich wie die anderen Allium-Arten Knoblauch und Bärlauch, schwefelhaltige Verbindungen, die beim Zerkleinern der Zwiebel enzymatisch zersetzt werden. Bei der Zwiebel entstehen u. a. Propanthial-S-Oxide, die das Augentränen verursachen. Es werden ähnliche Wirkungen auf das Herz-Kreislauf-System, wenn auch in schwächeren Ausmaß vermutet, wie sie beim Knoblauch beobachtet wurden. So wurden antimikrobielle, die Blutfettwerte senkende, blutgerinnungshemmende und blutzuckersenkende Eigenschaften beobachtet. Die Zwiebel besitzt jedoch ein größeres Spektrum an Sekundärstoffen als der Knoblauch, die unter anderem auch für die je nach Zubereitungsart unterschiedliche Geschmacksrichtungen verantwortlich sind. Geröstete Zwiebeln schmecken süßlich, getrocknetes Zwiebelpulver knoblauchähnlich, gekochte Zwiebeln liegen geschmacklich dazwischen. Der Saft frischer Zwiebeln ist ein altes Hausmittel gegen Erkältungskrankheiten und Husten. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich durch fermentierten Zwiebelsaft eine allergisch bedingte Reaktion der Atemwege bessern lässt. Inwieweit diese Beobachtung therapeutisch nutzbar ist, steht noch offen. Ebenso wurde im Tierversuch eine Wirkung gegen Osteoporose gefunden, was aber ebenfalls noch weiterer Abklärung bedarf. Frischer Zwiebelsaft hilft bei Insektenstichen. Die frisch halbierte Zwiebel wird dabei mit der Schnittstelle auf die betroffene Hautstelle aufgelegt.