據報導，有生物化學家分離鑒定出茶葉含有500多種化合物，而構成這些化合物的基本元素多達25種以上。
蛋白質、氨基酸、碳水化合物、脂肪、礦物質、維生素、粗纖維和水等7類通常所說維護人體健康、提供生長發育所需要的營養素在茶葉中幾乎都能找得到。
其中，茶葉中的蛋白質含量高達20％以上，而茶葉中的氨基酸約有30種，茶氨酸的含量最高，通常占氨基酸總量的50％以上，並為茶葉所特有。
茶葉中氨基酸極易溶解于水，不少氨基酸都有一定的香氣和鮮味，它們不僅為人體所必需，而且也是茶葉的主要滋味來源。它們的總含量因品種、季節、老嫩的不同而各異，一般是在嫩芽與嫩莖中的含量較高。此外，茶葉中還含幾十種碳水化合物，磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅、氟、鉬、硼等大量人體所需的各種元素。
學機理。研究目的是控制茶葉品質成分的變化，使其按茶類特徵要求的化學反應途徑實現。應用化學分析手段研究制茶原料中化學成分的變化始於19世紀80年代。
1886～1887年系統地分析了不同生長時期鮮葉中的灰分。
1893年已發現發酵是一種純粹的化學變化，並有酶或微生物的參與。直至1900年發現茶葉中存在氧化酶，從而對紅茶的發酵有了較正確的解釋。對紅茶製造中茶多酚含量的變化作了分析。
19世紀以後，日本、中國、斯里蘭卡等國家對紅茶、綠茶製造過程中的化學變化進行了研究，分析涉及的成分有水分、咖啡鹼、粗蛋白、果膠質、粗纖維、脂肪、葉綠素、氧化酶及水浸出物等。
進入20世紀後，應用現代分析技術，使茶葉製造化學的研究深入到組分分析與微量成分分析，對紅茶、綠茶、黑茶、烏龍茶加工中茶多酚、氨基酸、色素、芳香成分、生物鹼、糖類、維生素類等變化的研究也更加深入，涉及的化學成分達數百種。
不同的加工技術，可以形成品質風格迥異的茶類。不同茶類特徵性工序中化學成分的變化機制，是制茶生物化學研究的重點，如紅茶的發酵、綠茶的殺青、鳥龍茶的做青、黑茶的渥堆、黃茶的悶黃等。工序中色、香、味品質成分的變化規律，成為各種茶類製造化學的核心內容，為制定各茶類工藝條件提供了依據。
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