Skład szczepionki mRNA-1273 jest zawiesiną jednoniciowego, informacyjnego RNA (mRNA) umieszczonego w nanocząstkach lipidowych (LNP) SM-102. Informacyjny RNA z czapeczką na końcu 5’, wytwarzany jest z wykorzystaniem bezkomórkowej transkrypcji in vitro na odpowiedniej matrycy DNA. Jedna dawka szczepionki (0,5 ml) zawiera 100 mikrogramów mRNA.
Zawarty informacyjny RNA koduje stabilizowane w formie sprzed fuzji pełnej długości białko szczytowe (ang. S, Spike, także pol. białko kolca) wirusa SARS-CoV-2. Podawany mRNA koduje łańcuch białkowy glikoproteiny powierzchniowej, za pomocą której wirus SARS-CoV-2 łączy się z receptorem na powierzchni komórek człowieka, konwertazą angiotensyny typu 2 (ACE2). mRNA umieszczony jest w nanocząstce lipidowej (LNP), składającej się z czterech lipidów: (1) jonizowalnego lipidu SM-102, czyli 8-((2-hydroksyetylo)(6-okso-6-(undecyloksy)heksylo)amino)oktanianu heptadekan-9-ylu, (2) cholesterolu, (3) 1,2-distearoilo-sn-glicero-3-fosfocholiny (DSPC) oraz (4) PEG2000-DMG, czyli 1-monometoksypolietylenoglikolo-2,3-dimirystyloglicerolu, w którym reszta glikolu polietylenowego ma średnią masę cząsteczkową 2000 Da.