El presente estudio se llevó a cabo para aclarar las diferencias en las huellas multi-elementales, de compuestos orgánicos volátiles, ácidos grasos y metabolitos entre las semillas de sésamo negro y blanco. Un total de 53 elementos químicos, 32 compuestos volátiles de sabor, 40 ácidos grasos y 283 metabolitos fueron identificados y evaluados en los dos grupos de semillas de sésamo. Las estadísticas univariadas y multivariadas indicaron una separación clara entre los dos grupos de semillas de sésamo. Un panel de 16 elementos químicos, 3 compuestos volátiles, 8 ácidos grasos individuales y 54 metabolitos con valor < 0.05 y puntuación de importancia variable en la proyección > 1 fueron seleccionados como los discriminantes más importantes para los dos tipos de semillas de sésamo. En general, estos datos revelan la influencia del genotipo en la composición química de las semillas de sésamo. Nuestros hallazgos también demuestran que el modelo híbrido de análisis instrumental y quimiometría es factible para la discriminación de las semillas de sésamo negro y blanco.