Penelitian menunjukkan karakteristik radiologis air Zamzam yang dinyatakan sebagai seri 238U (uranium) (226Ra dan 214Bi), seri 232Th (thorium) (228Ra (radium), 228Ac (actinium), dan (titanium) 208Ti) dan juga dalam akumulasi hingga 40K (kalium) ) dan 137Cs (cesium).
Hasil studi hidrokimia pada air Zamzam juga menunjukkan kalau air ini mengandung natrium klorida yang berasal dari meteoritik.
Penelitian berbeda pada Februari 2012 meneliti soal kadar racun pada air Zamzam.

Alat timba kuno air Zamzam yang tersimpan di museum.
Penelitian ini muncul setelah muncul polemik soal kadar racun yang terkandung pada air Zamzam.
Sebab, air ini memang mengandung arsenik (As), kadmium (Cd), timbal (Pb), dan selenium (Se) yang dianggap berbahaya bagi tubuh.
WHO memang mengklasifikasikan arsenik sebagai bahan beracun bagi tubuh. Namun, beberapa tipe arsenik juga bisa digunakan sebagai obat.
Penelitian dari Alfadul and Khan pun menyebut kadar racun ini ada di bawah ambang berbahaya bagi tubuh, seperti dikutip Tandfonline.
Penelitian yang diterbitkan dari Jurnal Chemosphere itu menunjukkan kandungan alkali dari Arsenik dan Lithium pada air Zamzam yang dianggap berbahaya bagi tubuh itu malah kemungkinan menjadi kunci sumber penyembuhan dari air yang disucikan umat Muslim ini, seperti dilansir dari ScienceDirect.