据现代化学分析确认，茶叶中含有多种维生素，主要有维生素a、维生素b1、维生素b2、烟碱酸、泛酸、维生素c等。
这些微量的维生素都是人体不可缺少的营养物质。如维生素c，既是人体不能自然合成的物质，又是生成结蒂组织的必要成分，它能维持牙齿、骨骼、血管、肌肉的正常生理机能，促进外伤愈合。人体中如缺少维生素c，就会患坏血病，或者齿龈出血，毛细血管脆弱，皮下出血等。据有关史料记载，饮用茶叶足以预防在战争中、航行中因缺少或断绝维生素c食物的供应而导致的疾病。茶叶中以绿茶含维生素为多，每100克新绿茶中约含维生素180毫克，可与柠檬、菠菜媲美。
维生素d与维生素c有重要的协同作用，能帮助机体对维生素c的吸收，有减少脑溢血发主的作用。茶多酚中的茶素也具有维生素d的作用，能增强血管弹性和血管壁的渗透能力，预防动脉硬化和中风。泛酸有润肤的作用。红茶中的维生素k(叶绿醌)含量较多，可与鱼肉和菠菜相比，如每天饮五杯红茶，即可百分之百地满足人体对维生素k的需要。因此，经常饮茶可在一定程度上提供人体对多种维生素的需要，有利于健身防病。
此外，茶叶含有多种矿物质，特别是其他食物中少有的微量元素，如铜、氟、镁、钼、铝等，这时人体有一定的营养价值和药理作用。铜、铁含量虽然不多，但由于这两种成分具有生血功能，所以在防治贫血方面有一定效果。