茶葉的化學成分是由3.5-7.0% 的無機物和93～96.5%的有機物組成。茶葉中的無機礦質元素約有27種，包括磷、鉀、硫、鎂、錳、氟、鋁、鈣、鈉、鐵、銅、鋅、硒等多種。茶葉中的有機化合物主要有蛋白質、脂質、碳水化合物、氨基酸、生物堿、茶多酚、有機酸、色素、香氣成分、維生素、皂苷、甾醇等。
茶葉中含有20-30% 的葉蛋白，但能溶于茶湯的只有3.5%左右。茶葉中含有1.5-4% 的游離氨基酸，種類達20多種，大多是人體必需的氨基酸。茶葉中含有25-30% 的碳水化合物，但能溶于茶湯的只有3-4%。茶葉中含有4-5%的脂質，也是人體必需的。