В ранние фазы развития химический состав плодов очень сходен по своему составу с листьями. В них много хлорофилла, мало Сахаров и органических кислот, много целлюлозы и дубильных веществ. Различные исследователи разделяют развитие плода на несколько периодов.
Наиболее целесообразно делить процесс роста и созревания плодов на два периода: первый — с момента оплодотворения семяпочки до созревания семян и окончания роста околоплодника, второй — созревание самого околоплодника. Семена у дыни обычно (за исключением скороспелых сортов) созревают раньше околоплодника.
Рост и созревание плодов сопровождаются увеличением общего содержания сухого вещества. Динамика накопления Сахаров происходит постепенно, по мере роста и созревания плодов. Моносахара накапливаются в первую половину роста плодов, в то время как сахароза быстро увеличивается во вторую половину. В первую половину сахароза в плодах не обнаруживается или составляет небольшой процент. Значительное увеличение Сахаров у дыни наблюдается в период созревания плодов. При общем увеличении суммы Сахаров по мере созревания плода количество моносахаров уменьшается, что объясняется тратой их на дыхание и образование сахарозы, процент которой сильно возрастает с замедлением роста плодов.
Полукультурные формы дыни к моменту созревания плодов накапливают фруктозу, которая обусловливает неприятный сладкий вкус. У дикорастущих форм к созреванию плодов количество сахара немного уменьшается, содержание фруктозы в процессе роста не изменяется, а сахароза не обнаруживается. В. В. Арасимович (1938) объясняет это тем, что образующиеся сахара идут на построение полисахаридов. Как известно, дикорастущие дыни богаты полисахаридами, на построение которых расходуются сахара и, в частности, сахароза.
Определение витаминов в плодах дыни на Украине было проведено А. Ф. Неволышченко (1967), в условиях Средней Азии — К. А. Кулиевым (1967).