按溶解性，可分为两大类：一类称之为脂溶性色素，主要对茶叶的干茶色泽和叶底色泽起作用；一类称之水溶性色素，主要对茶汤的颜色、口感等品质特点有影响。
这些色素物质一部分是茶叶天然含有的，一部分则是茶叶加工中形成的。
一、脂溶性色素
脂溶性色素不溶于水，可溶于极性有机溶剂，主要有叶绿素类、叶黄素类、胡萝卜素类等。
1、叶绿素类(Chlorophyll)
叶绿素广泛存在在植物叶片中，在茶鲜叶中叶绿素约占茶叶干重0.3%-0.8%。一般黄绿色叶子、大叶种叶绿素含量低，深绿色、小叶种含量相对较高。
2、类胡萝卜素(Carotenoids)
茶叶中的类胡萝卜素是重要的脂溶性色素，包括胡萝卜素(Carotenes)和叶黄素类(Xanthophylls)两大类。
一般成熟叶片相对幼嫩叶片含量高，对茶叶叶底色泽和外形色泽有着重要的影响。
茶叶中的叶黄素类主要有叶黄素、玉米黄素、隐黄素、新叶黄素等，广泛存在于茶叶等植物绿色鲜叶中，但被叶绿素所掩盖。
在制茶时，若叶绿素被破坏，黄色即会显示出来。叶黄素不但对茶叶的外形颜色起重要的作用，尤其是红茶加工中，由于氧化还原作用较强，会有一定降解，其降解产物对茶叶的香气有积极的影响。
二、水溶性色素
1.花黄素类（Anthoxanthin）
花黄素也称黄酮类（Flavonoid），包括黄酮醇和黄酮两类，呈黄色或者黄绿色，是茶多酚的组成成分之一，在茶鲜叶中约占干重的3%-4%。它们是茶叶水溶性黄色物质，绿茶茶汤重要组成成分。它们都多与糖结合，形成相应的苷类。
绝大多数植物体内都含有黄酮类化合物，在豆科、唇形科和菊科所含的黄酮类化合物相对较丰富，它在植物的生长、发育、开花、结果以及抗菌防病等方面起着重要的作用。
黄酮类可以明显预防缺血性心脏病，其机理可能跟其降血脂、促纤溶、扛血小板聚集、防治动脉粥状硬化和保护心肌等作用有关。
2.花青素类（Antho cyanidin）
花青素又名花色素，是一种性质稳定的色原烯衍生物，是茶多酚的重要组成部分。花青素类一般占茶叶干物质的0.01%-0.1%，一些紫芽茶中的含量会相对较高，一般在0.5%-1%。
光照强、气温高的季节，较易形成花青素，芽叶呈红紫色。紫色芽叶较多的鲜叶制成绿茶，由于花青素色泽和口感较涩，成茶汤色发褐、滋味苦涩，叶底靛青；加工红茶则汤色及叶底乌暗，品质较差。
花青素可直接有效清除自由基，有较强的抗氧化功能，但广泛宣传的其他药理作用需要进一步的研究和证实。
3.茶黄素类(Theaflavins,TFs)
茶黄素类是一类多酚类物质氧化而成的苯并卓酚酮结构化合物，最早由Roberts E.A.H.于1957年发现。它约占红茶干物质的1%-5%，是红茶中色泽橙红，具有收敛性的的一类色素，是红茶滋味和汤色的重要品质成分。
茶黄素类，对红茶的色香味有重要的影响，是红茶汤色“亮”的主要成分，也是红茶滋味强度和鲜度的重要成分，是构成茶汤“金圈”的主要物质。茶黄素含量高时，红茶汤色明亮，呈金黄色；含量低时，汤色深暗。
4.茶红素类（Thearubigins,TRs）
茶红素类是一类复杂的红褐色酚性化合物。红茶中，茶红素约干重的占6%-15%，是红茶氧化产物中最多的一类。它呈棕红色，溶于水后呈深红色，刺激性弱，是红茶汤色主体对茶汤滋味和浓度起重要作用。
茶红素含量太高则有损品质，滋味淡薄，汤色暗；含量低，茶汤红浓度不够。由于茶红素类分子差异大，提取困难，对茶红素的保健作用有待进一步研究，但有研究表明茶红素是一种抗氧化剂，能够帮助老化的机体抵抗生物氧化，茶黄素与茶红素协同对细菌有抑制作用。
总体来说，茶黄素类、茶红素类和茶褐素是红茶汤色滋味的组成成分，对品质影响较大。茶黄素类和茶红素类两者都会参与红茶“冷后浑”的现象，茶黄素会与咖啡碱、茶红素类络合，在低温状态下呈现乳凝现象。一般而言，TR/TFs（茶黄素/茶红素类）比值过高，汤色深暗、鲜爽度低，比值过低亮度好，刺激性强，汤色红浓度不够。
5.茶褐素类（Theabrownine,TB）
茶褐素类是一类水溶性非透析性高聚合的褐色物质，组成成分主要是多糖、蛋白质、核酸和多酚类物质。茶褐素类一般由茶红素类和茶黄素类氧化而成，约占到红茶干物质的4%-9%，其含量与红茶品质高度负相关，是造成红茶汤色发暗、无收敛性的重要因素。
茶褐色保健机理仍待进一步研究，但有实验证明茶褐素具有降血糖、降血脂和抗疲劳的效果。
伴随着研究的不断深入，尤其是以茶黄素为主的茶色素的保健功效也吸引了国内外越来越多的学者的研究和证实。我国早在1993年就建成了第一条提取茶色素的工业化生产线，成为第一个将茶色素产业化的国家。
