在植物分類系統(tǒng)中，茶樹(shù)屬被子植物門(mén)，雙子葉植物綱，原始花被亞綱，山茶目，山茶科，山茶屬。據(jù)研究，茶樹(shù)所屬的被子植物起源于中生代的早期，雙子葉植物的繁盛時(shí)期是在中生代的中期，山茶科植物化石出現(xiàn)在中生代末期白堊紀(jì)的地層中。在山茶科里，山茶屬是比較原始的一個(gè)種群，它發(fā)源于中生代的末期至新生代的早期，而茶樹(shù)在山茶屬中又是比較原始的一個(gè)種。據(jù)此，植物學(xué)家分析推斷，茶樹(shù)的起源至今應(yīng)當(dāng)有6000萬(wàn)年至7000萬(wàn)年的歷史了。
我國(guó)是茶樹(shù)的原產(chǎn)地，中心地帶是滇、黔、川等省區(qū)的毗鄰地區(qū)。由于第三紀(jì)中期的地質(zhì)演變，出現(xiàn)了喜馬拉雅山的上升運(yùn)動(dòng)和西南地區(qū)橫斷山脈的上升。由于地勢(shì)升高以及當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的冰川和洪積，形成了褶皺和斷裂的山間谷地。這樣，因垂直氣候的影響，使得原屬熱帶的同一區(qū)域內(nèi)，既有熱帶和亞熱帶，又有溫帶和寒帶，使茶樹(shù)出現(xiàn)了同源隔離分居現(xiàn)象。這樣，由于茶樹(shù)各自所處地理和氣候條件的差異，并經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)歷史的繁衍過(guò)程，引起了茶樹(shù)自身的緩慢生理變化和物質(zhì)代謝的逐漸改變，從而使茶樹(shù)各自朝著適應(yīng)所處的氣候、土壤而改變自身的形態(tài)結(jié)構(gòu)和代謝類型發(fā)展，形成了茶樹(shù)不同的生態(tài)類型。位于熱帶高溫、多雨、炎熱地帶的，逐漸形成了濕潤(rùn)、強(qiáng)日照性狀大葉種喬木型和小喬木型茶樹(shù)，如云南大葉、海南大葉等地方群體；位于溫帶氣候中的，逐漸形成了耐寒、耐旱性狀的中葉種和小葉種灌木型茶樹(shù)，如湖南安化的中葉、浙江淳安的鳩坑種、安徽祁門(mén)的櫧葉種等；位于上述兩者之間的亞熱帶的，逐漸形成了具有喜溫、喜濕性狀的小喬木型和灌木型茶樹(shù)，如鳳凰水仙、樂(lè)昌白毛和石古坪烏龍等地方群體。這種變化在人工雜交、引種馴化和選種繁育的情況下，更加劇了茶樹(shù)的變異和復(fù)雜性，以致最終形成了各種形態(tài)各異的茶樹(shù)資源和品種。
出現(xiàn)同源隔離分居現(xiàn)象以后，茶樹(shù)也各自向著適應(yīng)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境方向發(fā)展，大致沿著3個(gè)方向向外傳播。一是茶樹(shù)沿著云貴高原的橫斷山脈，沿瀾滄江、怒江等水系向西南方向，臣口向著低緯度、高濕度的方向演變，茶樹(shù)逐漸適應(yīng)濕熱多雨的氣候條件。這類茶樹(shù)的特點(diǎn)是喬木型，葉長(zhǎng)15～20厘米，寬6～8厘米，葉上表皮柵欄組織1層，花瓣5～16片，子房多為3室，有毛或無(wú)毛，種子近球形或腎形。二是茶樹(shù)沿著云貴高原的南北盤(pán)江及元江向東及東南方向，即向著受東南季風(fēng)影響，且又干濕分明的方向演變。其特點(diǎn)是喬木型或小喬木型，葉面角質(zhì)層較厚，葉上表皮柵欄組織1層，葉背氣孔小而疏。三是茶樹(shù)沿著云貴高原的金沙江、長(zhǎng)江水系東北大斜坡，即向著緯度較高、冬季氣溫較低、干燥度增加的方向演變。其特點(diǎn)是灌木型，中葉類，中芽種，樹(shù)姿較直立，分枝較密，一葉面微隆，葉肉較厚，抗寒性較強(qiáng)。