茶叶的化学成分是由3.5-7.0% 的无机物和93～96.5%的有机物组成。茶叶中的无机矿质元素约有27种，包括磷、钾、硫、镁、锰、氟、铝、钙、钠、铁、铜、锌、硒等多种。茶叶中的有机化合物主要有蛋白质、脂质、碳水化合物、氨基酸、生物碱、茶多酚、有机酸、色素、香气成分、维生素、皂苷、甾醇等。
茶叶中含有20-30% 的叶蛋白，但能溶于茶汤的只有3.5%左右。茶叶中含有1.5-4% 的游离氨基酸，种类达20多种，大多是人体必需的氨基酸。茶叶中含有25-30% 的碳水化合物，但能溶于茶汤的只有3-4%。茶叶中含有4-5%的脂质，也是人体必需的。