Аллергенными белками томатов являются профилин (Lyce 1), бета-фруктофуранозидаза (Lyce 2), белок-переносчик липидов (Lyce 3), Lyce хитиназа, глюканаза, пероксидаза и др. Профилин – это минорный аллерген, он обуславливает перекрестную реакцию с пыльцевыми профилинами. Белок — переносчик липидов Lyce 3 устойчив к действию пищевых ферментов и к термической обработке и является потенциально сильным аллергеном, способным вызвать генерализованные реакции. Содержание белков и, соответственно, аллергенность увеличивается со степенью зрелости плода и достигает максимума в спелых красных томатах. Считается, что зеленые, желтые и оранжевые сорта содержат меньше аллергенов. 

Выявлено наличие перекрестных реакций между аллергенами томатов и других растений семейства пасленовых (картофеля, табака), а также между помидорами и пыльцой полыни, пыльцой березы, латексом. Перекрестная реактивность подтверждена также между профилинами томата и пыльцы луговых трав, лебеды. По результатам исследований, 10-20 % детей с гиперчувствительностью к пыльце трав также сенсибилизированы к моркови, сельдерею, яблокам, орехам и томатам.