Plus de 200 polyphénols ont été identifiés dans l'orange. Les agrumes sont par ailleurs les seuls végétaux contenant des quantités importantes de polyphénols spécifiques, les flavanones. L'hespéridine : ce flavonoïde bénéficie de propriétés anti-inflammatoires et protectrices des vaisseaux sanguins contre le stress oxydant, favorisant ainsi la prévention des maladies cardio-vasculaires. Trois groupes de volontaires ont ingéré 500 ml de jus d'orange, 500 ml d'une boisson contrôle enrichie en hespéridine ou 500 ml de placebo. Après quatre semaines, les groupes ayant bu le jus d'orange et la boisson enrichie en hespéridine présentaient une pression sanguine diastolique plus basse et une réactivité microvasculaire endothéliale postprandiale améliorée en comparaison au groupe placebo. Lutéine et zéaxanthine (caroténoïdes) : une étude parue en 2009 a mis en évidence la contribution des caroténoïdes dans la prévention des maladies cardiovasculaires et dans la réduction des risques de certains cancers, en particulier du sein et du poumon. La lutéine et la zéaxanthine protègent la rétine contre les dommages potentiels causés par la lumière, notamment dans l'apparition de la cataracte. La bêta-cryptozanthine (caroténoïdes) contribue à la prévention des troubles inflammatoires. Le limonène (limonoïdes) est un antioxydant soutenant les fonctions d'élimination des substances cancérigènes par le foie. Le limonène présenterait également des effets préventifs sur le cancer du sein et colorectal. Grâce à son odeur agréable, ce terpène est souvent utilisé comme arôme pour certaines boissons ou produits alimentaires. Bergamottine et 6,7-dihydroxybergamottine (coumarines) : elles potentialisent les propriétés anticancéreuses des autres fruits et légumes. Mais surtout, elles sont à l'origine d'une interaction forte avec certains médicaments. Les quantités dans l'orange ne sont toutefois pas significatives, à la différence du jus de pamplemousse. L'auraptène (coumarines) : Son effet protecteur vis-à-vis de l'activité neuronale a été identifié via ses propriétés anti-inflammatoires . La stachydrine : En condition d'hyperglycémie, la stachydrine protège les cellules épithéliales de la sénescence, processus physiologique à l'origine du vieillissement et de l'altération des fonctions cellulaires, provoqué notamment par l'hypoglycémie dans le cadre du diabète. La vitamine C possède des propriétés particulièrement importantes contre le stress oxydatif. Elle agit par ailleurs en synergie avec la vitamine E pour neutraliser les radicaux libres à l'origine du vieillissement cellulaire.
