据现代科学检测，茶叶中含有600余种物质，其中有机物质有500余种，约占总量的93.0%～96.5%；无机化合物有100余种，约占总量的3.5%～7.0%。茶叶（干茶）中的主要成分，主要是茶多酚、氨基酸/蛋白质、生物碱、色素、糖类、其它（维生素、类脂类、茶皂素、果胶、酶类、有机酸、芳香物质、水分、矿物质、无机化合物）等。
1、茶多酚茶多酚是茶叶中30多种酚类物质的总称，亦称“茶鞣质”、“茶单宁”，包括儿茶素类、黄酮及黄酮苷类、花青素和花白素类、酚酸和缩酚酸类等四大类物质。其含量约占干物质总量的15%以上，高的可超过40%，茶的浓度、刺激性、强度一般都随着茶多酚含量的增加而增加。大叶种高于中小叶种。在茶叶内含物中比例最高，易溶于水。
茶叶的大部分品质就是取决于茶多酚的含量、比例以及其转化物的类型，它对茶叶的色香味形成有很大的影响，是考察一款茶叶非常重要的指标。在茶多酚总量中，儿茶素约占70%，它是决定茶叶色、香、味的重要成分。茶多酚的氧化，产生一系列复杂的成分，其中就包含很多具有芳香性的酯类物质，这会让茶的滋味变得更加醇厚美妙而富于层次。
2、氨基酸氨基酸是组成蛋白质的基本物质，含量占干物质总量的1%～4%。茶叶中的氨基酸已发现有茶氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸等26种，且各种氨基酸季节变化规律明显，氨基酸总量表现为春高、秋低、夏居中的趋势，这也是春茶较为鲜爽的原因。另外，茶的高纬度、低气温低、弱光照会促进茶氨酸形成，所以高山茶比低海拔的茶氨基酸含量要高，这也是“高山云雾出好茶”的重要原因。
3、生物碱茶叶中含有咖啡碱、茶碱和可可碱，都能溶于水，其中主要是咖啡碱，呈苦涩味，与茶多酚、氨基酸一起是决定茶叶口感品质的三大主要成份。咖啡碱和茶多酚是茶叶苦涩味的重要来源（多酚化合物、茶皂物也能形成苦），但是又有些不同。茶多酚具有收敛性和苦涩感，但他能促进回甘，而咖啡碱的苦那是真的苦，几乎转化不了回甘。
但另一方面，咖啡碱跟儿黄素、茶黄素等物质结合，又可以提升茶顺滑鲜爽的感觉。4、糖类物质茶叶中的糖类物质包括单糖、寡糖、多糖及其少量其他糖类。其含量占干物质总量的20%～25%。茶多糖，是一类组成复杂且变化较大的混合物，是一种酸性蛋白，并结合有大量矿质元素，其含量约占干物质的2.34%～5.13%。茶叶滋味中的甜味物质，主要是可溶于水的单糖、双糖及可水解的多糖。
单糖主要有葡萄糖、果糖、核糖等;双糖主要有麦芽糖、蔗糖、乳糖等，单糖和双糖都是可溶解在水里的，是茶叶滋味中的甜味物质。而多糖主要有淀粉、纤维素、半纤维素和木质素等，是碳水化合物的主体，但其中只有大约1%一2%的淀粉，大部分都是纤维素和半纤维素。多糖属低聚糖(寡糖)，它不可溶于水，但可水解，水解后在唾液酶的作用下还原成葡萄糖，使味觉产生甜味。
