和其他食物差不多，茶叶中营养成分也主要是蛋白质、氨基酸、糖类、维生素、矿物质元素等。
1、蛋白质
茶叶蛋白质总量占干物质量的20%左右，主要有白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。
茶叶中蛋白质的含量随鲜叶组织的老化而降低，高档茶中蛋白质含量较多，粗老茶中含量较低。茶叶可溶于水的蛋白质含量仅为2%左右，占比很小，通过饮茶解决不了蛋白质的摄入。茶叶中的蛋白质残留在茶渣中，开发利用茶渣的蛋白质具有一定的意义。
2、氨基酸
茶叶中发现并鉴定的氨基酸有26种，有20种是呈游离状态，鲜叶中游离氨基酸一般占干物质总量的1%～5%，一些新品种氨基酸含量更高，可在8%左右，其中以茶氨酸、谷氨酸及天门冬氨酸含量较多，尤其是茶氨酸含量最高，占游离氨基酸含量的50%左右。
茶氨酸是重要的品种成分，与绿茶品质相关；同时具有促进神经生长的功能，有抑制咖啡因引起的神经兴奋，具有安神、促睡眠的作用；有保护人体肝脏、增强免疫机能、延缓衰老的功能。
3、糖类物质
茶叶糖类物质包括单糖、寡糖、多糖和少量其他糖类。单糖和双糖是构成茶叶可溶性糖的主要成分。茶叶中的多糖物质包括纤维素、半纤维素、淀粉和果胶等。
茶鲜叶中糖类物质占茶叶干物质量的20%～25%，包括纤维素(4%～9%)、半纤维素(3%～8%)、淀粉(0.1%～0.7%)和果胶物质（约11%）。
4、脂肪
茶叶中脂肪类含量约为干物质量的10%，包括脂肪、磷脂、糖脂、甾醇、萜类、蜡及脂溶性色素等。茶树各个部分，包括根、茎、叶、花和种子均含有类脂，其优势脂肪酸为十六碳、十八碳。不饱和脂肪酸含量超过50%，小叶种不饱和脂肪酸比例高于大叶种，老叶中不饱和脂肪酸比例高于嫩叶。
