Сахара в плодах черешни представлены моносахаридами и сахарозой, при этом последней обычно содержится очень незначительное количество.
Из простейших сахаров в плодах находится больше глюкозы (виноградного сахара), чем фруктозы. Из органических плодовых кислот в состав плодов черешен входят яблочная и лимонная. Кроме того, в виде следов в плодах черешен обнаружены винная и в крайне малом количестве салициловая кислота (до 20—30 мг на 1 л сока). Содержание щавелевой кислоты с достаточной точностью не установлено. По некоторым данным, в незрелых плодах черешни обнаружены янтарная кислота и инозит. Ядро семян черешен богато жирным маслом (до 30,7%) и белковыми веществами (до 29%).
Кроме того, в ядре содержится глюкозид амигдалин (0,82%) и аморфный амигдалин — лауроцеразин; одновременно в нем присутствует и фермент эмульсин, под влиянием которого происходит расщепление амигдалина с образованием горькоминдального эфирного масла (до 1,2% от сухого вещества).
Плоды черешни можно использовать для технической переработки (приготовление плодово-ягодных вин, экстрактов, сиропов, варенья, компотов и пр.), а наиболее вкусные из них для потребления в свежем виде. Из ядра косточек можно получать эфирное горькоминдальное масло.
Дикая черешня дает высококачественную камедь (так называемый «клей»), содержание арабана в которой достигает 52,6%.
Она также является прекрасным подвоем для культурного сортимента черешен, но иногда на ней прививают и вишни.
Черешня — медоносное растение; из нее можно создавать полезащитные лесоплодовые насаждения с той же подготовкой семян, что и у вишни. Имеет декоративное значение.