近代科学研究发现茶叶中的化学成分有320多种。其中有些是人体所必需的成分，有些具有补充营养，调节生理机能和抑菌治病的功效。
茶叶中具有营养价值的成分主要有蛋白质、氨基酸、糖、脂肪、多种维生素和矿物质。蛋白质和碳水化合物虽都是人体必须的营养物质，但从喝茶中能补充的数量很有限。 茶叶中含的氨基酸虽数量不多，但种类多，绝大多数为组成人体蛋白质所必需。
维生素是茶叶中的重要营养成分，其种类有维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素B3、叶酸、维生素C、维生素D、维生素E、维生素K、生物素、烟酸、肌醇等。高级绿茶中维生素C的含量可高达500～600毫克/100克，而人体每日对维生素C的需要量约为60～70毫克，只要每天饮用这种绿茶10克，就能基本满足人体的需要量。维生素C具有增强抵抗力，防止动脉硬化、解毒、抗癌、抗辐射等多种功效。
茶叶中的B族维生素种类较多，其中维生素B_1具有维持心脏、神经及消化系统正常功能的作用，促进碳水化合物在人体内的代谢，缺乏时可引起脚气病。茶叶中的叶酸、烟酸、泛酸、生物素、肌醇等，这些维生素都是人体所必需的，具有多种生理功效。
茶叶中的矿物质成分含量较多的有钾盐和磷酸盐，其次是钠、硫、钙、镁、锰、铅、微量元素有铜、锌、镍、硼、氟等，这些元素大部分是人体所必需的。氟对牙齿的保健有益，对低氟地区来说，喝茶可作为补充氟的重要来源。
