Il composto è costituito chimicamente da un polipeptide glicosilato a catena unica contenente 127 aminoacidi e caratterizzato da proporzioni uguali di 3 principali specie molecolari aventi peso molecolare di 19.500, 16.800 e 15.500 dalton. La sequenza aminoacidica del sargramostim è identica a quella del GM-CSF umano endogeno tranne che per una molecola di leucina che sostituisce una molecola di prolina in posizione 23 e per la presenza di una diversa componente zuccherina. 