วัคซีนมีตัวยาออกฤทธิ์เป็นเอ็มอาร์เอ็นเอที่ดัดแปลงนิวคลีโอไซด์ (modRNA) ซึ่งมีนิวคลีโอไทด์ 4,101 ตัวและเข้ารหัสโปรตีนหนาม (spike glycoprotein) ของไวรัสโควิด-19[66] โดยดัดแปลงให้แสดงออกโปรตีนในรูปแบบก่อนจะเชื่อมเข้ากับเซลล์ (prefusion configuration) คือมีการกลายพันธุ์แบบ K986P V987P และปรับปรุงลำดับให้ดียิ่งขึ้นดังนี้[67][68]

• uridine (U) ได้แทนที่ด้วย N1-methylpseudouridine (U → m1Ψ)
• ขนาบข้างด้วย 5′ untranslated region (UTR) และ 3' UTR อันเป็นลำดับยีนอนุพัทธ์ของยีน "Hemoglobin, alpha 1" ในมนุษย์
• เพิ่ม stop codon อีกสองตัว
• ยุติลำดับด้วย 3' poly (A) tail

เอ็มอาร์เอ็นเอจะหุ้มไว้ในอนุภาคนาโนที่เป็นลิพิดซึ่งทำให้เอ็มอาร์เอ็นเอเสถียร และอำนวยให้เอ็มอาร์เอ็นเอเข้าไปในเซลล์ได้[20] โดยผลิตจากลิพิดดังต่อไปนี้[36]

• 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC)
• คอเลสเตอรอล
• polyethylene glycol (PEG) 2000-dimyristoyl glycerol (DMG)
• SM-102 หรือ "heptadecan-9-yl 8-((2-hydroxyethyl) (6-oxo-6-(undecyloxy) hexyl) amino) octanoate" เป็นลิพิดที่ไอออนไนซ์ได้

วัคซีนละลายอยู่ในสารบัฟเฟอร์ในสถานะของเหลวซึ่งมีองค์ประกอบดังนี้[36]

• tromethamine
• tromethamine hydrochloride
• กรดน้ำส้ม
• sodium acetate
• ซูโครส

มีลำดับอาร์เอ็นเอจากวัคซีนที่ได้ตีพิมพ์ทางอินเทอร์เน็ตสำหรับนักวิทยาไวรัส ซึ่งอ้างว่าทำโดยถอดลำดับโดยตรงจากวัคซีนที่เหลือในขวด[69]