Полин містить до 0,5 % ефірної олії, до складу якої входять фелландрен, туйон, кадинен, мірцен, сесквітерпенні лактони, азулогенні речовини та ін.

У науковій медицині використовують  пагони  (Herba Absinthii). Препарати з рослини застосовують для збудження апетиту і поліпшення травлення. Трава входить до складу жовчогінних і апетитних чаїв. Виділений з полину препарат хамазулен має протизапальну і спазмолітичну дію і використовується при опіках рентгенівськими променями,  екземах ,  ревматизмі  та  бронхіальній астмі .
У народній медицині квітучі пагони застосовують при шлункових хворобах,  шигельозі ,  туберкульозі  легень, хворобах нирок і печінки, головному болі, від глистів, кашлю, при ожирінні, запаленні сліпої кишки,  жовтяниці ,  водянці ,  цинзі ,  подагрі ,  паралічі , золотусі. Вважається прекрасним засобом при лікуванні  недокрів'я,  геморою , кишкових хвороб. Зовнішньо його застосовують при ударах,  пухлинах , мозолях, для промивання ран, лікування  корости. 
Трава містить  глікозиди,  флавони,  дубильні речовини ,  бурштинову  і  яблучну кислоти, смоли,  білки ,  крохмаль . У  гомеопатії  використовують есенцію зі свіжих молодих листків; у ветеринарній практиці відваром полину лікують розлад травлення, жовтяницю, виганяють печінкових і кишкових глистів, ними миють тварин при укусах кровососів і для відлякування зовнішніх паразитів.

Заготовляють траву і листя полину в період цвітіння. Час збору складає не більше 15 днів. Для заготівлі сировини підходять верхні, більш ніжні частини рослини. Їх зрізають за допомогою гострого ножа або серпа на відстані не більше 25 і не менше 20 см від верхівки. Зібрану траву розкладають на тонкій тканині або папері рівномірним шаром не більше 3-5 см і залишають сушитись у провітрюваному приміщенні - на горищі або під навісом при природній вентиляції. Щоб уникнути псування сировини, її необхідно періодично помішувати. При сухій погоді трава підсихає не більше ніж за 7 днів. Ступінь готовності визначають за ламкістю сировини. 
Трава рослини містить ефірні олії, які можуть зникнути при високих температурах, тому при штучній сушці не можна перевищувати поріг у 45-50 ℃. Готову сировину розсипають у полотняні або паперові пакети, термін її зберігання становить 2 роки.

Завдяки прийому полину збільшується стійкість організму по відношенню до різних інфекцій і несприятливих факторів навколишнього середовища. Трава може застосовуватися як допоміжний загальнозміцнювальний засіб після перенесених вірусних захворювань. При цьому полин має протизапальну і антибактеріальну дію, допомагає прискорити регенерацію пошкоджених тканин. У народній медицині полин використовують для пригнічення сексуальної функції при підвищеній сексуальній збудливості.
Через специфічний запах полин відлякує комах - бліх, тарганів, клопів, мурах. Для цього готують настої з трави, розпорошуючи їх в оселі, або розкладають полотняні мішечки з рослиною в потрібних місцях.

Полин може викликати алергічні реакції у людей з підвищеною чутливістю до його компонентів. Не можна вживати препарати на його основі тим, хто страждає на підвищену кислотність і гастрит на цьому грунті, виразкову хворобу, гострий холецистит. Протипоказана рослина при рефлюксі, вагітності, лактації, дітям до 12 років. 
Надмірне використання препаратів з полину може призвести до хронічних отруєнь і ураженню ЦНС.

Разом зі здатністю збільшувати секреторні функції полину лікувальні властивості дозволяють поліпшити в цілому роботу травної системи. Настоянки та відвари застосовуються перед їжею, щоб викликати апетит. При цьому препарати полину виступають ефективним засобом проти паразитів. За рахунок жовчогінного ефекту від його використання полин сприяє схудненню й очищенню організму від токсинів. Протимікробні та ранозагоювальні властивості дозволяють застосовувати відвари рослини зовнішньо для обробки шкірних ушкоджень. Компреси з полину, його сік і подрібнені стебла мають протинабряковий ефект. Також полин може бути корисний при стоматологічних захворюваннях - полоскання з нього прискорюють загоєння слизових оболонок, прибирають неприємний запах, усувають запалення.

Полин зарекомендувала себе як гарний засіб від надмірної жирності шкіри, а також як ефективні ліки проти себореї та лупи. 
Відвар з полину ефективно знімає свербіж тіла та лікує гнійничкові захворювання шкіри. Екстракт полину лікує подразнення шкіри, почервоніння, свербіж та набряки. При пітливості ніг необхідно використовувати засоби, які містять компоненти полину гіркого.