茶叶中氨基酸含量的多少，与茶类有关。按氨基酸总量而言，绿茶多于红茶和白茶，乌龙茶和黄茶居中，黑茶含量相对较低。对同种茶而言，高级茶含量高于低级茶。但具体到某种氨基酸而论，情况就较复杂了。如茶氨酸以白茶为最多，其次是绿茶和红茶；精氨酸以绿茶为最多，其次是红茶；谷氨酸以绿茶为最多，其次是乌龙茶和红茶。可见，各种氨基酸的多少，因茶而异。
嘌呤碱类物质茶叶中的嘌呤碱类物质，一般之为生物碱。这是一类重要的生理活性物质，在医学临床中，广泛地用作健补药。
茶叶中的生物碱，主要的有咖啡碱、茶碱和可可碱3种。由于三者都属于甲基嘌呤类化合物，因此，它们的药理功能亦非常相近，只是作用的强弱大小不同。茶叶中的咖啡碱含量为2～5％，它的主要功能是：兴奋神经中枢，消除疲劳，有较强的强心作用；能增加肾脏的血流量，提高肾血小球过滤率，有利尿功效；对平滑肌有弛缓作用。能消除支气管和胆管的痉挛。此外，咖啡碱还有帮助消化，解毒和消除人体内有害物质的作用等。值得说明的是，由于茶叶中咖啡碱的存在，从而使得饮茶不但能提高人体大脑的思维活动能力，消除睡意，清醒头脑，提高工作效率，而且这种兴奋作用，不像酒精、烟碱、吗啡之类伴有继发性抑制或对人体产生毒害作用。这是因为茶叶中的咖啡碱对大脑皮质的兴奋作用，是一个加强兴奋的过程，而其他兴奋药往往是通过削弱抑制过程引起的兴奋作用，两者有着本质的不同。所以确切地说，咖啡碱引起的兴奋，是一种接近正常生理的兴奋。
茶叶中茶碱的含量一般为0.05％，它的主要功能与咖啡碱相似，但兴奋神经中枢的作用较咖啡碱弱，而强化血管和强心利尿作用，弛缓平滑肌等作用比咖啡碱强。
茶叶中可可碱的含量一般为0.002％，它的主要功能与咖啡碱、茶碱相近，兴奋神经中枢的作用比上述两者都弱，但强心、松弛平滑肌等作用，强于咖啡碱而弱于茶碱；其利尿均匀作用，虽比咖啡碱和茶碱都弱，但持久性强。
由于茶叶生物碱的主要成分是咖啡碱，而茶碱与可可碱的作用与咖啡碱又非常相似，因此，人们在谈及茶叶生物碱时，往往将茶碱和可可碱忽略不计，而仅指咖啡碱。
在茶叶冲泡时，大约有80％左右的咖啡碱可被水溶解，为人们吸收利用。如果成年人每天饮3～4杯茶，则从茶汤中摄取的咖啡碱约为0.2克。咖啡碱作用为药用时。成人允许给药量为0.65克，从茶中摄取的约占三分之一。同时咖啡碱又易与茶叶中的茶多酚类化合物相遇形成复合物，这种复合物在人体内不能积累，很快会被排出体外，因此，即使长期饮茶，咖啡碱也无蓄积作用。这一点已引起药学界的注意。
多酚类化合物茶叶中的多酚类化合物，通常含量达20～30％。在这类化合物中，以各种儿茶素最为重要。所以，人们通常说的茶多酚，其实指的就是以儿茶素为主体的多酚类化合物。近年来，医学界与学界围绕着茶叶中的这一药效成分，展开了多方面的研究。结果表明，茶多酚类化合物能对有机体的脂肪代谢起重要的作用，可明显地抑制血浆和肝脏中胆固醇含量的上升，并促进脂类化合物从粪便中排出，因此，对防治动脉粥样硬化和减肥具有重要作用。其次，试验表明，茶多酚对人体增强微血管的作用，要比维生素C的作用强得多。如单独应用维生素C，毛细管的增强能提高1倍，那么同时服用茶多酚，在相同时间内可以提高4倍。可见茶多酚对增强人体微血管壁的韧性，以及防止内出血等方面的功能是不可低估的。为此，茶多酚已被广泛地用作防治因微血管破裂而引起的中风等疾病。茶多酚特别是儿茶素还能降低血糖，因此用来防治糖尿病等亦已付诸实践。第三，鉴于茶叶中茶多酚，特别是儿茶素类化合物具有明显的抗氧化活性，包括我国在内的不少国家，已将茶叶中儿茶素的抗氧化活性应用于食品工业，即应用这类抗氧化剂生产防止和延缓脂质变质的食品。由于这类食品对人体也有一定的抗氧化、防衰老作用，因此，又称之为保健食品。据称，茶叶中的茶多酚，其抗氧化的作用比维生素E还强。以往，人们常用维生素E和维生素C等抗氧化活性物质来增强人体抵抗力，以延缓衰老。可以预见，在不久的将来，利用茶叶中的茶多酚或分茶素类化合物配制成的抗衰老药物，将为人类的健康带来福音，此外，茶叶中的茶多酚还有明显的抗辐射作用，对因辐射引起的白血球降低的回升，具有良好的效果。尽管迄今为止人们对茶多酚抗辐射的机制仍不大清楚，但一般认为这与茶多酚参与体内的氧化还原反应、保护血相、修复生理机能、消炎和减轻重金属对人体毒害的作用，自古以来，就已为人们所认识并在临床中应用，且取得了较好的效果。特别值得提出的是，近代对茶多酚抗癌、抗突变的研究，已引起世人的关注。到目前为止，包括中国在内的许多国家，证明茶叶中的茶多酚类化合物，特别是儿茶素衍生物具有抑制癌细胞增生、抗癌、抗突变的功能。综合各地研究的结果，茶多酚之所以具有这一功能，其机制大致可以归纳为如下几个方面：①抑制致癌物质的最终形成；②可直接与亲电子的致痛代谢物作用；③能清除游离基；④调整致癌引发物质的代谢过程；⑤抑制致癌基因与DNA共价结合。
茶叶中茶多酚的含量，大致说来，绿茶多于乌龙茶与红茶；夏、秋多于春茶。
矿物质迄今为止，已发现茶叶中的矿物质元素有40余种。其中包括人体生活活动必需的常量元素钾、钙、钠、镁、磷、氯、硫和微量元素氟、硒、锌、铝、硅、铬、铁、锰、钒、钴、铜、砷、钼等。此外，还有对人体生理代谢有着重要作用的锶、溴、铷等。特别是茶叶中的有些矿质元素，对人体的健康有着举足轻重的作用。成年人每天饮上5杯茶，那么从茶汤中摄取的锰、钾、硒和锌，一般就可分别满足人体需要量的45％、25％、25％和10％左右。
在茶叶所含众多的矿质元素中，钾的含量最高，达1.5～2.5％，这与海产中的海带、紫菜的含量大致相当。钾对人体细胞新陈代谢、维持渗透压和血液平衡有着重要作用。茶叶中的硒是其他食物中少见和不可多得的，它能刺激免疫蛋白及抗体的产生，增强人体对疾病的抗拒力，并对治疗克山病和抑制癌细胞的发生有重要作用。据测定，我国陕西紫阳和湖北恩施的绿茶，含硒量高达1.5～3.5ppm，被称为富硒茶，各地茶叶中的锌含量差异不大，通过在35～50mg／g之间。以茶而论，绿茶稍高些，红茶次之，乌龙茶低些，但都比较接近。锌能直接影响人体内蛋白质和核酸的合成，缺锌会使青少年生长发育受阻，还会影响垂体分泌，使性腺机能减退。因此，锌对人体健壮有着重要的作用。茶叶中氟的含量较高，一般达200～300ppm，高的可达500ppm左右。茶叶中氟的含量不但与茶类有关，还与茶叶老嫩形状密切。一般说来，就茶类而言，黑茶含量最多，绿茶最少，乌龙茶和红茶介于两者之间。以茶叶老嫩而论，则低级的粗老茶含量多于高级的细嫩茶。茶叶中的钙、镁、铁、锰等矿质元素，既是人体的必需营养，又与人体的健康相关。这些矿质元素在茶叶中的含量，一般就来红茶稍高于绿茶。
脂多糖茶叶中的脂多糖是脂类与多糖结合在一起的大分子复合物，在茶叶中的含量大致为3％左右。茶叶中的脂多糖组成成分中，脂类占36—58％，糖类占26—47％，蛋白蛋占3—6％，氮素占0.5—1％，磷素占0.7～1.2％。
脂多糖能增强机体的特异性免疫能力，而且尤副作用、所以，脂多糖具有明显的抗辐射功能。另外，脂多糖还具有改善改造功能，保护血相的作用，
糖类、蛋白质和脂肪糖类、蛋白质和脂肪，被认为是人体三大主要营养物质。
据测定，茶叶中的糖类含量为10—13％，其中，有葡萄糖、果糖等单糖；也有蔗糖、麦芽糖等双糖；还有淀粉、纤维素等多糖。不过这些糖类大多不溶解于茶汤，能溶于茶汤的仅占4—5％。为此，按照茶叶的这一特性。杷茶叶列入低热量饮料，可供糖尿病和忌糖患者饮用。
茶叶中的蛋白质含量高达20％以上。但茶叶中的蛋白质基本不溶于茶汤。据测定，溶于茶汤中的蛋白质只占茶中蛋白质总量的1～2％。
至于茶叶中的脂肪，含量很少，对人体影响很小。