茶叶中含有多种维生素，其中维生素C的含量最多，此外还有维生素A原、维生素B1、维生素B2。维生素P、维生素PP、维生素K以及叶酸等。因此适量饮茶就能在一定程度上补充人体对多种维生素的需要。营养学家认为，人体每天需要最多的是维生素C，约为75－150毫克。其次是维生素A、维生素B1、维生素B2等。
由于人体不能大量贮存维生素C，因而必须从食物中摄取。维生素C的抗癌效果也已越来越被重视。世界卫生组织国际癌症研究所环境致癌部的大岛宽史博士用无致癌性的亚硝基脯氨酸和亚硝酸盐喂老鼠，然后再喂维生素C，结果维生素C对合成亚硝基胺（致癌物）的抑制率达97.5％。茶叶中含有丰富的维生素C，尤其是绿茶，其中的维生素C含量远比大多数蔬菜中维生素C的含量要高，每百克绿茶中含有维生素C 约180毫克，而优质绿茶可高达500毫克。一般浓度的茶汤每百毫升含维生素C约2－4毫克。
茶叶中的维生素A原即胡萝卜素的含量也比一般蔬菜都高。胡萝卜素具有维生素A的生理化作用，每百克茶叶中约含胡萝卜素5.46毫克。维生素B1能预防和治疗多发性神经炎。每百克茶叶中含有0.07毫克，其含量是苹果的7倍。维生素B2是维持视网膜正常机能所必要的活性物质，每百克茶叶中含量高达1.20毫克，比含量丰富的黄豆还要高约5倍、比米高20倍，比瓜果高60倍。
茶叶中还含有与人体微血管活动有关的维生素P，早在50年代，前苏联的库尔桑诺夫等人就发现叶中含有大量的维生素P类物质如D、L－儿茶素和L－表儿茶素每克茶叶干物含量共为14毫克，L－表儿茶素没食子酸酯为16毫克，用儿茶素含量高的茶（尤其是绿茶）作为热饮料将有助于人体补充维生素P。莫斯科生物化学研究所研究发现，茶叶中维生素C与维生素P的含量是柠檬汁和桔子汁含量的4倍。
这些成分对防止坏血病有一定的作用。人类仪器中如果缺乏维生素PP（即烟碱酸）就会引起癞皮病、腹泻和痴呆等症。茶叶中的维生素PP含量远远高于蔬菜和水果，每百克茶叶中就含有维生素PP4.7毫克，而大白菜只含0.3毫克，西瓜只含0.2毫克，维生素K是一种抗出血茶叶中就含有维生素K约为300－500个国际单位。
叶酸是B族维生素的重要成员，它对防止贫血具有重要作用，但一般食物中都往往缺少它，美国加州大学分析结果认为，中国绿茶中含有较多的叶酸：美国加利福尼亚大学的食品科学研究者更进一步指出：每天喝5杯绿茶就可获得人体叶酸日需要量的1／4。英国茶叶专家哈勒先生也指出：茶叶中的硫胺素、核黄素、烟碱酸和泛酸等可以构成维生素B复合体，如果每天喝6杯茶，则可为人体提供维生素B复合体日需要量的1／10。
由于茶叶中含有多种维生素，在正常冲泡情况下其浸出率可达80％左右。所以适量饮茶对补充人体一定量的某些维生素是大有裨益的。
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