O objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações na composição química de sementes de azevém anual (Lolium multiflorum Lam.), cultivar Comum-RS, em resposta ao retardamento da secagem (0, 6, 12, 18, 24, 36 e 48 horas) e ao armazenamento (zero, quatro e oito meses), e correlacionar tais alterações com a qualidade fisiológica. A secagem foi retardada por meio do acondicionamento das sementes em caixas de poliestireno, contendo cada uma 24 kg de sementes, e realizada sobre piso de concreto, à sombra, por 12 horas, completando-a em estufa com circulação de ar. O retardamento da secagem por até 14 horas não comprometeu a qualidade fisiológica das sementes. Quando as sementes foram armazenadas por quatro e oito meses, os teores de proteína solúvel apresentaram correlação positiva com a germinação. A qualidade fisiológica das sementes correlacionou-se de forma negativa com o teor de aminoácidos e positiva com o teor de açúcares solúveis. O retardamento da secagem aumentou o teor de aminoácidos e reduziu açúcares solúveis, amido solúvel, proteína solúvel e peso de mil sementes. Durante o armazenamento houve aumento dos teores de aminoácidos, amido solúvel e proteína solúvel, e a redução de açúcares solúveis e peso de mil sementes.