有机物方面，茶多酚类是主要的成分之一，包含了40多种化合物，如儿茶素类、黄酮类、黄酮醇类、酚酸类、花色甙类、羟基-基烷醇类等。茶色素类也是有机物成分之一，包括叶绿素、茶黄素、茶红素、β-胡萝卜素等，约占茶叶干物质总量的15.36% ~ 33.42%。此外，茶多糖也是一类复杂的成分，其含量约占干物质的2.34%～5.13%。茶皂素是五环三萜类化合物的衍生物，含量较低，只占茶叶干物质总量的0.07%左右。
在有机物中还有蛋白质和氨基酸，蛋白质是高分子含氮有机物，构成茶叶蛋白质的主要成分即氨基酸共有30多种，其中有八种人体自身不能合成。茶叶中的氨基酸含量约为干物质总量的2%～5%，主要是茶氨酸、精氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸等，含量最高的是茶氨酸，占据氨基酸总量的50%。茶中的生物碱含有咖啡碱、可可碱、茶碱等，约占干物质总量的3%~5%。
无机物中茶叶富含多种矿物元素，如磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钠、硫、硒、氟等，19种元素是人体必需的。其中磷和钾的含量最高，其他元素含量居其次。
茶叶的基本成分主要包括儿茶素类、咖啡因、矿物质等，其中儿茶素类是茶叶特有的成分，具有苦涩味和收敛性，而咖啡因则是茶汤滋味的重要成分。此外，茶中富含11种矿物质如钾、钙、镁、锰等。