茶叶(干茶)的化学成分主要由 3.5%-7.0%的无机物和 93.0%-96.5%的有机物组成，其中有机物主要包括蛋白质、氨基酸、生物碱、茶多酚、糖类、有机酸、类脂、色素、维生素和芳香类物质，绝大多数非挥发性物质均参与了茶叶滋味的形成。
影响茶叶滋味的主要成分是多酚、氨基酸、生物碱、糖类和果胶类物质。茶叶滋味实际上是指茶汤中水溶性物质对人体感官味觉的综合作用效果，茶叶中的呈味物质可以归纳为五大类：苦味物质、涩味物质、鲜味物质、甜味物质和酸味物质。
一、茶叶中的苦味成分
茶叶的苦味成分主要包括生物碱、氨基酸、茶皂素、多酚类物质，其中黄烷醇类，黄烷酮类、黄酮醇类、花色素类等多酚类物质同时具有苦味和涩味。
茶叶中的生物碱主要是嘌呤碱类，包括咖啡碱、可可碱和茶叶碱三种，也含有少量黄嘌呤、次黄嘌呤、腺嘌呤等成分。含量最多的咖啡碱(约占干物质含量的 2%-5%)是单纯的苦味物质，易溶于水，茶汤浸出率可达 16-26 mg/100mL，阈值较低。
咖啡碱本身虽然是单纯的苦味物质，但可以同其它呈味成分起到协同作用。如在红茶茶汤中，咖啡碱可以与茶黄素、茶红素等缔合形成茶乳凝复合物，同时也可以与茶汤中的绿原酸形成复合物，从而改善茶汤的粗涩味，提高鲜爽度。咖啡碱与大量儿茶素形成氢键络合物，从而阻止儿茶素与唾液蛋白的结合，使茶汤呈味特性发生改变，提高鲜醇度，降低苦涩感。
天然蛋白质中的氨基酸都属 L 型，L 型氨基酸及其盐大多具有甜味或苦味，茶汤中呈苦味的氨基酸主要是 L-组氨酸、L-异亮氨酸、L-蛋氨酸、L-苯丙氨酸、L-色氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸、L-精氨酸。
氨基酸的呈味特性与其侧链 R 基团的疏水性有关，侧链疏水性较大时，以苦味为主。但部分氨基酸会因浓度的不同，而表现出不同的呈味特性，如脯氨酸在低浓度时呈甜味，高浓度时呈苦味。各氨基酸因阈值的不同，在茶汤中对滋味的贡献也不一样。
茶皂素是一类齐墩果烷型五环三萜类皂甙的混合物，由皂甙元、糖体、有机酸三部分组成。茶皂素味苦且辛辣，能起泡。
二、茶叶中的涩味成分
茶叶涩味物质主要是多酚类，多酚类物质在茶叶中含量高，浸出率大，是构成茶汤滋味和浓度的主体成分。茶叶中主要的多酚类物质包括黄烷醇类，黄烷酮类、黄酮醇类、花色素类、酚酸和缩酚酸类等，其中黄烷醇类约占多酚总量的 80%。
茶叶中的酚酸和缩酚酸类物质主要包括没食子酸、鞣花酸、绿原酸、异绿原酸、间双没食子酸、咖啡酸、对香豆酸、茶没食子素等。没食子酸具有酸味，浓度高时产生苦涩感；单宁酸、绿原酸具有苦味和涩味，而且苦涩味强度随浓度增加而增强。
茶叶中的黄烷醇类主要是儿茶素类物质，包括表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、表没食子儿茶素（EGC）、儿茶素（C）、表儿茶素（E）等，其中酯型儿茶素是茶叶涩味的主体，非酯型儿茶素稍有涩味，收敛性弱，回味爽。儿茶素的氧化产物茶黄素具有干燥和收敛等口感，阈值比儿茶素化合物低。
茶叶中的黄酮苷和黄酮醇苷呈柔和涩感，黄酮醇苷除苷元外，配糖体及单糖在糖链中的排列顺序对阈值及涩味的贡献也有影响。
原花色素具有苦味、涩味，其聚合度不仅影响总体涩味强度还会影响口感性质，链长增加，则干燥、收敛性等特征增强，而粗糙感随着没食子酰基化程度增加而增强。茶叶中的水溶性色素对茶叶滋味具有一定影响，主要包括花黄素类、花青素类。
三、茶叶中的鲜味成分
茶叶中的鲜味物质主要是氨基酸类，茶黄素、核苷酸及部分可溶性肽等也具有一定的鲜爽感，其中氨基酸被认为是构成茶汤鲜爽味的主体成分，茶黄素主要在红茶等发酵茶中起到调节滋味的作用。茶叶中呈鲜味的氨基酸主要是茶氨酸、谷氨酸和天冬氨酸，其中茶氨酸是茶叶中含量最多的氨基酸，被认为是绿茶鲜爽味的主要来源。
研究表明茶氨酸的含量与茶叶品质呈显著正相关，不仅与丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸和甘氨酸等协同增强茶汤鲜味，还可以抑制咖啡碱和茶多酚引起的苦涩味，是构成及调节茶汤滋味的重要因子。
四、茶叶中的甜味和酸味成分
茶叶中的甜味物质主要是可溶性糖类和部分氨基酸类，可溶性糖如果糖、葡萄糖、蔗糖等，甜味氨基酸主要是 L-丝氨酸、L-丙氨酸、L-脯氨酸、L-羟丁氨酸等。糖类物质在茶汤中含量较少，而甜味氨基酸的阈值较大，所以甜味并不构成茶汤的主体滋味，只在调节茶汤滋味方面起到一定的作用。
茶叶中的酸味物质主要有酸味氨基酸、抗坏血酸、没食子酸、有机酸等。
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