茶含有多种抗氧化剂。虽然科学家们还没有一致认可这些物质的效果，但都普遍认为茶中所含的多酚类物质可以为人体提供最丰富最有益的抗氧化剂。绿茶中含有几种被称为儿茶酚（catechins）的多酚类物质——如表儿茶酚（epicatechin），表儿茶酚没食子酸（epicatechin gallate），表没食子儿茶酚（epigallocatechin）和表没食子儿茶酚没食子酸（EGCG，epigallocatechin gallate），这些物质据说可以阻止氧化反应。红茶也含有强效的抗氧化物质，但其多酚结构与绿茶中的不同，因此红茶的抗氧化效果不如绿茶。究其原因，还是因为红茶和绿茶的加工方式不同——绿茶如果继续氧化，就会变成红茶，而原先绿茶中的儿茶酚也会转变为茶黄素（theaflavin）和茶玉红精（thearubigin）。
尽管还没有确凿的证据，但近来的多项研究表明常喝茶可以预防肺癌、乳癌、皮肤癌、肠癌、肝癌、心脏病、高胆固醇和高血压。在绿茶盛行的日本，研究者还发现EGCG有助于减肥。
咖啡因
茶和咖啡一样也含有咖啡因。咖啡因是一种兴奋剂，它可以使人警醒并增强人的注意力。一杯茶中的咖啡因含量由多种因素决定（茶的产地、加工过程等），但大部分人认为咖啡的咖啡因含量要比茶高。一标准杯（约250毫升）咖啡的咖啡因含量一般为80-120毫克，而一标准杯茶的咖啡因含量则为20-60毫克。大部分研究报告指出，四类茶中红茶的咖啡因含量最多，约为30-40毫克；绿茶和乌龙茶的咖啡因含量较少，约为10-20毫克；而白茶所含的咖啡因极少，其含量大概只有咖啡的1%。
