Do khoảng cách xa và thời gian quan sát hạn chế, thành phần vật chất của 3I/ATLAS vẫn chủ yếu dựa trên suy luận gián tiếp. Tuy nhiên, các nhà khoa học có thể sử dụng phổ ánh sáng để đưa ra giả thuyết ban đầu. Một số dấu hiệu cho thấy 3I/ATLAS có thể chứa băng, bụi và các hợp chất hữu cơ tương tự sao chổi, nhưng cũng tồn tại những khác biệt đáng chú ý. Nếu 3I/ATLAS hình thành quanh một ngôi sao khác, thành phần hóa học của nó có thể phản ánh điều kiện vật lý và hóa học rất khác so với Hệ Mặt Trời. Điều này khiến vật thể trở thành đối tượng nghiên cứu đặc biệt hấp dẫn. Việc so sánh thành phần của 3I/ATLAS với các vật thể liên sao trước đó giúp các nhà khoa học xây dựng bức tranh toàn diện hơn về sự đa dạng vật chất trong thiên hà. Mỗi giả thuyết về cấu tạo đều góp phần trả lời câu hỏi lớn: vật chất trong vũ trụ có phổ biến và đồng nhất hay đa dạng đến mức nào?
