对茶树光合作用的研究，是从本世纪50年代初期开始的，最先从研究测定方法入手，进而研究环境因子和不同栽培措施影响下光合效率的变化。随着同位素示踪技术和远红外二氧化碳分析仪的应用，使研究引向深入，涉及到细胞生理、群体生理和光合作用的机理问题等。
1．茶树光合作用的基本规律
（1）茶树的光合速率
茶树光合作用由于受内在的与外部因素的影响，光合速率差异很大。茶树净光合速率的变化幅度约为 3．6～30毫克 co2／分米2 ·时。这在一般木本植物中属于较低的树种，明显低于c4 植物。光合速率在品种间常有显著差异，这通常和代谢或叶的解剖结构的基本差异有关。如龙井种净的光合速率高于鸠坑种，云南大叶种高于紫阳精叶种，浙农12号高于福鼎大白茶，梅占种大于龙井43，龙井43大于黄叶早，成年茶树高于幼年和老年茶树。叶片初展时，虽已具光合功能，但净光合速率很低；随着叶片生长，净光合速率提高；叶片定型时，净光合速率最高。随着叶片的衰老，净光合速率下降。向阳叶比向朋叶高，上层叶比下层叶高。春叶在6～11月份光合速率较强，11月份以后下降；夏秋叶直至12月份光合速率仍较高，休眠期下降，翌年3～4月份又提高，随后逐渐下降。在新梢中，以成熟新梢中部叶片净光合速率为最高。
（2）光合作用的日变化
光合作用强弱在很大程度上取决于一天中光、热、水、气的日变化。早晨随着光照增强，气温上升，光合作用强度不断提高，约10时左右达一天中的高峰；至正午前后，光照、温度虽然继续升高，但光合强度却出现下降趋势；午后，光合强度虽稍有回升，但随着光照减弱和气温下降，光合强度呈现逐渐减弱的趋势，致使光合作用的日变化出现双峰曲线的特点。一般而言，全天除中午下降以外，光合作用变化与光强度的变化明显相关。
（3）光合作用的季节变化
在年周期中，从春季茶芽萌动开始，树体的生命活动日趋增强，光合作用也渐趋提高，至7～8月份而达年周期中的最高峰，以后随着气温下降，光合作用强度也不断下降，当茶树地上都进入休止期而达最低水平。生长季末期光合作用强度下降，主要是由于光强、日长、叶温等都在减低的缘故。因而，使光合作用在一年中呈明显的单峰曲线变化。
由上可见，茶树在光合作用的基本变化规律上，与其他植物相似。但由于茶树在形态结构、生长发育与栽培条件上（尤其是剪、采）的特殊性，使得它的光合潜力的发挥比一般树种受到更多的限制。因此，在栽培技术上，就要创造更加适宜的条件，使茶树能够充分发挥其潜在的光合生产力，以促使芽叶产量和品质提高。