茶葉中富含許多營養物質，其中咖啡因是茶苦味的來源、氨酸（氨機酸）則是綠茶甘甜味的關鍵；在眾多營養素中又以兒茶素最為重要，它也是茶中澀味的來源。近期有許多研究指出，綠茶內的多酚類物質，特別是兒茶素（catechins）成份，具有清除自由基及提供強力的抗氧化的作用。茶多酚可溶解於水中，即使煮沸一小時也不容易消失。但是，發酵過程會破壞茶多酚，所以完全不發酵的綠茶與半發酵茶、全發酵的紅茶比起來有更多的茶多酚。