茶中含有多酚、生物碱（咖啡因、茶碱和咖啡碱）、氨基酸、碳水化合物、蛋白质、叶绿素、挥发性有机化合物（容易产生蒸汽并构成茶香的化合物）、氟化物、铝、矿物质和微量元素。
多酚是一大类植物化合物，其中包含的儿茶素是被认为与茶有关的健康益处的主要原因，特别是绿茶。
绿茶中活性最高、含量最丰富的儿茶素是表没食子儿茶素-3-没食子酸酯 (epigallocatechin-3-gallate，EGCG)。
红茶中这些儿茶素的浓度比绿茶低得多，红茶的长时间氧化增加了茶红素和茶黄素的浓度，这是两种复杂的多酚。
乌龙茶含有多种简单多酚，例如儿茶素和复杂多酚。
白茶和绿茶中的EGCG含量相似，但是其它多酚含量不同。
虽然冰茶和开瓶即饮茶在世界范围内越来越流行，但它们的多酚含量远低于等量的现泡茶。特定茶饮料中的多酚浓度取决于茶的类别、使用量、泡制时间和温度。
现泡热茶中的多酚浓度最高，速溶茶中次之，冰茶和开瓶即饮茶中最低。泡制茶中固体茶（即干茶叶和茶芽）的百分比降低，多酚含量也随之降低。
开瓶即饮茶中的固体茶水平和多酚含量较低，因为它们的基础成分大多不是泡制茶。加入其它液体，例如果汁，会进一步稀释固体茶；去咖啡因可以减少茶中的儿茶素含量。
含有绿茶提取物的膳食补充剂也可供使用。