科学证明，茶叶中含有28种元素，其中碘、钾、镁、氟、硒等的含量都很高。茶叶中含有很多种化合物，也包括茶多酚、蛋白质、氨基酸、碳水化合物、维生素、生物碱、矿物质以及其他一些方向物质等。
一、茶多酚
也称茶单宁或茶鞣质，是一类多酚化合物的总称，包括儿茶素、黄酮、花青素、酚酸四类化合物，其中儿茶素在茶多酚中的比例最大。
1、儿茶素
具有杀菌、降压、强心等功效，另外对尼古丁和吗啡等有毒生物碱还有解毒作用。与茶叶质量关系十分密切，它既与饮茶的功效有关，也是决定茶叶色、香、味的主要成分。
2.花青素
可使茶叶色泽晦暗、滋味苦涩。是一种水溶性色素，可以随着细胞液的酸碱改变颜色。细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。
3.茶多酚
具氧化性。茶多酚极易氧化。红茶在制作时即是利用了这一特性而使茶叶叶红、汤红。绿茶制作中则应尽量减少其氧化以保证绿茶的绿叶、绿汤。药理作用：抗氧化延缓衰老，降脂抑制心血管疾病，抗癌,抗病毒，防辐射，助消化和美容等。
二、生物碱
茶叶中的生物碱主要是咖啡碱、茶碱和可可碱等，均属于膘吟的衍生物。
1. 咖啡碱
一般含量为2％一4％。咖啡因是一种黄嘌呤生物碱化合物，是一种中枢神经兴奋剂，能够暂时的驱走睡意并恢复精力。
（1）性质
纯的咖啡碱是针状结晶，微溶于冷水，其溶解度随水温升高而增大。会出现“冷后浑” 现象 。
（2）功能
咖啡碱能兴奋中枢神经，解除大脑疲劳，强心利尿，能减轻酒精、烟碱等有害物质对人体的伤害。
三、芳香油
也叫茶香精，是酯、醇、酮、酸、醛类等有机物的混合物，易挥发，是赋于茶叶香气最主要的成分。
茶叶中芳香油的含量极少，约为0.003％～0.02％(干茶)。目前广泛作为食品调味剂应用。
一般情况下嫩叶高于老叶，高山茶多于平地茶，红茶多于绿茶，由于芳香油属易挥发成分，故陈茶的茶香较差。
药理作用：促进消化腺分泌消化液和胃肠蠕动。
四、蛋白质和氨基酸
茶叶中含有较多的蛋白质，约为17％一20％(干茶)，除蛋白质外还含有一定量的游离。
氨基酸 (1％一3％)，氨基酸的存在有利于提高茶汤的滋味，使茶汤具有鲜爽味。
使茶叶鲜香爽口，同时有一定的补充氨基酸作用。
五、糖类
茶叶中含糖类约20％一30％，有单糖、双糖及淀粉、纤维素、果胶质等多糖。
单糖和双糖能使茶汤具有甜醇味，还有助于提高茶香。
可溶性果胶质可以使茶汤具有醇厚感。
六、色素
色素是构成干茶、茶汤、叶底颜色的主要物质。
绿茶的色素物质主要是叶绿素，故茶绿、汤绿、底绿；
红茶的色素主要是儿茶素的氧化产物茶黄素和茶红素等，因此茶红、汤红、底红。
药理作用：抗脂质过氧化、增强免疫力功能、降血脂、双向调节血压血脂、抗动脉粥样硬化、降低血粘度、改善微循环、抑制肿瘤。
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