茶葉中茶堿的含量一般為0.05％，它的主要功能與咖啡堿相似，但興奮神經中樞的作用較咖啡堿弱，而強化血管和強心利尿作用，弛緩平滑肌等作用比咖啡堿強。
茶葉中可可堿的含量一般為0.002％，它的主要功能與咖啡堿、茶堿相近，興奮神經中樞的作用比上述兩者都弱，但強心、鬆弛平滑肌等作用，強於咖啡堿而弱於茶堿；其利尿均勻作用，雖比咖啡堿和茶堿都弱，但持久性強。
由於茶葉生物堿的主要成分是咖啡堿，而茶堿與可可堿的作用與咖啡堿又非常相似，因此，人們在談及茶葉生物堿時，往往將茶堿和可可堿忽略不計，而僅指咖啡堿。
在茶葉衝泡時，大約有80％左右的咖啡堿可被水溶解，為人們吸收利用。如果成年人每天飲3～4杯茶，則從茶湯中攝取的咖啡堿約為0.2克。咖啡堿作用為藥用時。成人允許給藥量為0.65克，從茶中攝取的約占三分之一。同時咖啡堿又易與茶葉中的茶多酚類化合物相遇形成複合物，這種複合物在人體內不能積累，很快會被排出體外，因此，即使長期飲茶，咖啡堿也無蓄積作用。這一點已引起藥學界的注意。
多酚類化合物茶葉中的多酚類化合物，通常含量達20～30％。在這類化合物中，以各種兒茶素最為重要。所以，人們通常說的茶多酚，其實指的就是以兒茶素為主體的多酚類化合物。近年來，醫學界與學界圍繞著茶葉中的這一藥效成分，展開了多方麵的研究。結果表明，茶多酚類化合物能對有機體的脂肪代謝起重要的作用，可明顯地抑製血漿和肝髒中膽固醇含量的上升，並促進脂類化合物從糞便中排出，因此，對防治動脈粥樣硬化和減肥具有重要作用。其次，試驗表明，茶多酚對人體增強微血管的作用，要比維生素C的作用強得多。如單獨應用維生素C，毛細管的增強能提高1倍，那麼同時服用茶多酚，在相同時間內可以提高4倍。可見茶多酚對增強人體微血管壁的韌性，以及防止內出血等方麵的功能是不可低估的。為此，茶多酚已被廣泛地用作防治因微血管破裂而引起的中風等疾病。茶多酚特別是兒茶素還能降低血糖，因此用來防治糖尿病等亦已付諸實踐。第三，鑒於茶葉中茶多酚，特別是兒茶素類化合物具有明顯的抗氧化活性，包括我國在內的不少國家，已將茶葉中兒茶素的抗氧化活性應用於食品工業，即應用這類抗氧化劑生產防止和延緩脂質變質的食品。由於這類食品對人體也有一定的抗氧化、防衰老作用，因此，又稱之為保健食品。據稱，茶葉中的茶多酚，其抗氧化的作用比維生素E還強。以往，人們常用維生素E和維生素C等抗氧化活性物質來增強人體抵抗力，以延緩衰老。可以預見，在不久的將來，利用茶葉中的茶多酚或分茶素類化合物配製成的抗衰老藥物，將為人類的健康帶來福音，此外，茶葉中的茶多酚還有明顯的抗輻射作用，對因輻射引起的白血球降低的回升，具有良好的效果。盡管迄今為止人們對茶多酚抗輻射的機製仍不大清楚，但一般認為這與茶多酚參與體內的氧化還原反應、保護血相、修複生理機能、消炎和減輕重金屬對人體毒害的作用，自古以來，就已為人們所認識並在臨床中應用，且取得了較好的效果。特別值得提出的是，近代對茶多酚抗癌、抗突變的研究，已引起世人的關注。到目前為止，包括中國在內的許多國家，證明茶葉中的茶多酚類化合物，特別是兒茶素衍生物具有抑製癌細胞增生、抗癌、抗突變的功能。綜合各地研究的結果，茶多酚之所以具有這一功能，其機製大致可以歸納為如下幾個方麵：①抑製致癌物質的最終形成；②可直接與親電子的致痛代謝物作用；③能清除遊離基；④調整致癌引發物質的代謝過程；⑤抑製致癌基因與DNA共價結合。
茶葉中茶多酚的含量，大致說來，綠茶多於烏龍茶與紅茶；夏、秋多於春茶。
礦物質迄今為止，已發現茶葉中的礦物質元素有40餘種。其中包括人體生活活動必需的常量元素鉀、鈣、鈉、鎂、磷、氯、硫和微量元素氟、硒、鋅、鋁、矽、鉻、鐵、錳、釩、鈷、銅、砷、鉬等。此外，還有對人體生理代謝有著重要作用的鍶、溴、銣等。特別是茶葉中的有些礦質元素，對人體的健康有著舉足輕重的作用。成年人每天飲上5杯茶，那麼從茶湯中攝取的錳、鉀、硒和鋅，一般就可分別滿足人體需要量的45％、25％、25％和10％左右。
在茶葉所含眾多的礦質元素中，鉀的含量最高，達1.5～2.5％，這與海產中的海帶、紫菜的含量大致相當。鉀對人體細胞新陳代謝、維持滲透壓和血液平衡有著重要作用。茶葉中的硒是其他食物中少見和不可多得的，它能刺激免疫蛋白及抗體的產生，增強人體對疾病的抗拒力，並對治療克山病和抑製癌細胞的發生有重要作用。據測定，我國陝西紫陽和湖北恩施的綠茶，含硒量高達1.5～3.5ppm，被稱為富硒茶，各地茶葉中的鋅含量差異不大，通過在35～50mg／g之間。以茶而論，綠茶稍高些，紅茶次之，烏龍茶低些，但都比較接近。鋅能直接影響人體內蛋白質和核酸的合成，缺鋅會使青少年生長發育受阻，還會影響垂體分泌，使性腺機能減退。因此，鋅對人體健壯有著重要的作用。茶葉中氟的含量較高，一般達200～300ppm，高的可達500ppm左右。茶葉中氟的含量不但與茶類有關，還與茶葉老嫩形狀密切。一般說來，就茶類而言，黑茶含量最多，綠茶最少，烏龍茶和紅茶介於兩者之間。以茶葉老嫩而論，則低級的粗老茶含量多於高級的細嫩茶。茶葉中的鈣、鎂、鐵、錳等礦質元素，既是人體的必需營養，又與人體的健康相關。這些礦質元素在茶葉中的含量，一般就來紅茶稍高於綠茶。
脂多糖茶葉中的脂多糖是脂類與多糖結合在一起的大分子複合物，在茶葉中的含量大致為3％左右。茶葉中的脂多糖組成成分中，脂類占36—58％，糖類占26—47％，蛋白蛋占3—6％，氮素占0.5—1％，磷素占0.7～1.2％。
脂多糖能增強機體的特異性免疫能力，而且尤副作用、所以，脂多糖具有明顯的抗輻射功能。另外，脂多糖還具有改善改造功能，保護血相的作用，
糖類、蛋白質和脂肪糖類、蛋白質和脂肪，被認為是人體三大主要營養物質。
據測定，茶葉中的糖類含量為10—13％，其中，有葡萄糖、果糖等單糖；也有蔗糖、麥芽糖等雙糖；還有澱粉、纖維素等多糖。不過這些糖類大多不溶解於茶湯，能溶於茶湯的僅占4—5％。為此，按照茶葉的這一特性。杷茶葉列入低熱量飲料，可供糖尿病和忌糖患者飲用。
茶葉中的蛋白質含量高達20％以上。但茶葉中的蛋白質基本不溶於茶湯。據測定，溶於茶湯中的蛋白質隻占茶中蛋白質總量的1～2％。
至於茶葉中的脂肪，含量很少，對人體影響很小。