La formule du Coca-Cola actuel n'est pas communiquée par la firme (celle de Pemberton, ayant fait l'objet d'un brevet, est en revanche maintenant dans le domaine public… mais interdite de fabrication compte tenu de ses ingrédients).
La firme, depuis sa création, entretient soigneusement le mystère sur sa recette, celle-ci devenant un document sacré. Sa composition fait l'objet d'un secret industriel, quasi militaire. Elle reposerait dans un coffre situé dans les sous-sols inviolables de la SunTrust Bank, établissement financier d'Atlanta, actionnaire historique de la Compagnie. Seuls deux ou trois employés, élus parmi les élus, en connaitraient la formulation exacte, entretenant ainsi à merveille la magie du breuvage.
Il s'agit cependant là d'un secret ne concernant que le procédé de fabrication. En ce qui concerne les ingrédients, des chimistes en ont la liste parfaitement quantifiée depuis l'invention des techniques de chromatographie.
Sa saveur particulière provient principalement du mélange de sucre et des essences d'orange, citron et vanille. Les autres ingrédients (acide phosphorique…) interviendraient moins dans son goût.
L'acide phosphorique, incorporé au taux de 0,05 %, confère au Coca un pH de 2,3. Il faut savoir cependant que l'ingestion répétée d'acide phosphorique est connue en médecine pour entraver le fonctionnement des reins et favoriser les calculs rénaux. Des chercheurs américains ont interrogé 500 personnes pour lesquelles une insuffisance rénale avait été récemment diagnostiquée et ont constaté à partir de la description de leur régime alimentaire qu'à partir de deux verres de coca-cola par jour, le risque d'insuffisance rénale est multiplié par deux. Il en est de même avec le coca light. En revanche, aucune association n'a été trouvée avec les autres sodas, ce qui renforce la suspicion à l'encontre de l'acide phosphorique.
Chaque fabriquant sous licence de la boisson, reçoit le concentré dans de gros flacons et se contente d'y ajouter l'eau ; comme l'eau n'a pas tout à fait le même goût dans les différentes régions, on peut trouver que celui du Coca-Cola varie entre différents pays.
L'effet stimulant originel était produit par la cocaïne contenue dans les feuilles de coca et par la caféine des noix de cola. En 1906, le Coca-Cola, vendu comme tonique pour le cerveau, fut quasiment privé de cocaïne (1/400e de grain par once de sirop), cette proportion persistant jusqu'en 1929. La technologie a désormais supprimé toute cocaïne du Coca-Cola. La caféine subsiste avec un taux réduit pour que la boisson conserve sa dimension stimulante.
La compagnie Coca-Cola est le plus grand consommateur mondial d'extrait de vanille naturelle. Ainsi, quand une nouvelle formule fut utilisée en 1984 pour le New Coke, l'économie de Madagascar s'écroula. En effet, la nouvelle formule utilisait un substitut synthétique (la vanilline) et les achats d'extrait de vanille furent divisés par deux. Inversement, la sortie récente d'une formule à la vanille a fait monter les prix.
La vanilline reproduit exactement la molécule principale de l'arôme de vanille naturelle. La plus grande richesse de bouquet de la vanille naturelle est due à la présence d'autres composés aromatiques.
Coca-Cola utilise également de la gomme arabique en grandes quantités.