茶叶中含有一种优良的天然抗氧化剂，即茶多酚，约占茶叶干物质总量的18%~36%。研究指出，茶多酚的抗氧化能力比维生素E、丁基羟基茴香醚等抗氧化剂强3~9倍。还有一系列和茶多酚具有类似作用的物质如茶多糖、生物碱、维生素类、矿物质元素对于抗氧化都具有相当程度的功效。
这些物质在茶叶中的含量会有上下浮动多取决于茶叶的发酵工艺。茶按照发酵程度可以分为未经发酵的绿茶，半发酵的乌龙茶（也称青茶）、全发酵的红茶以及后发酵的黑茶。这四类茶叶由于加工工艺和发酵机理存在显著差异，使得茶叶抗氧化成分特别是多酚类化合物产生了显著变化。
在一系列的研究之后发现不同茶叶的抗氧化能力也是大有差异。茶多酚在绿茶（未发酵茶）中的含量远高于其他三类茶，其含的多酚物质多为未经氧化的几茶素类物质。乌龙茶（半发酵茶）茶黄素高于绿茶但低于红茶。红茶（全发酵茶）的茶黄素和总黄酮含量高于其他几类茶，是红茶最主要的抗氧化成分。黑茶（后发酵茶）的主要抗氧化成分为没食子酸。
