L'œil humain produit trois types de larmes différents, chacun ayant une composition chimique unique selon sa fonction.

Le Dr William Frey, biochimiste au centre médical St. Paul-Ramsey, a mené des recherches pionnières dans les années 1980 sur la composition des larmes. Ses travaux ont révélé que les larmes émotionnelles contiennent 20 à 25 % de protéines de plus que les larmes réflexes. Elles renferment notamment de l'hormone adrénocorticotrope (ACTH), une substance directement liée aux niveaux de stress dans l'organisme.En plus de l'ACTH, ces larmes contiennent de l'enképhaline, une endorphine qui agit comme un calmant naturel pour réduire la douleur. Le processus d'excrétion permettrait ainsi au corps d'évacuer physiquement les sous-produits chimiques du stress émotionnel. Ce mécanisme aide à stabiliser l'humeur et à abaisser la tension artérielle après une forte émotion.Les larmes basales sont quant à elles riches en lysozyme, une enzyme antibactérienne découverte par Alexander Fleming en 1922. Cette enzyme détruit les parois cellulaires des bactéries en quelques minutes, protégeant ainsi la surface oculaire des infections. La structure des larmes est divisée en trois couches : une couche huileuse externe, une couche aqueuse médiane et une couche de mucus interne qui adhère à la cornée.