Químicamente, la MDMA es una feniletilamina que, como tal, consta de un anillo fenólico y de una cadena lateral etilamina sustituida. Aunque puede designarse de diversas formas atendiendo a las distintas partes de su estructura, el nombre más comúnmente utilizado es el de 3,4-metilendioximetanfetamina. Cuando se encuentra como base libre es de color blanco, siendo insoluble en agua pero soluble en la mayoría de solventes orgánicos (Shulgin, 1986). Su nombre químico es N-a-dimetil-3,4-(metilendioxi) fenetilamina, y su fórmula empírica es C11H15NO2. Su fórmula estructural está relacionada con la anfetamina y con la mescalina