渥堆发酵过程就是以晒青毛茶的内含成分为基础，在微生物分泌的胞外酶的酶促作用、微生物呼吸代谢产生的热量和茶叶水分的湿热作用的协同下，发生以茶多酚转化为主体的一系列复杂的化学变化，从而实现普洱熟茶特有的色、香、味。
1.多酚类物质含量的变化
（1）茶多酚
原因：茶多酚在渥堆发酵过程中，在多酚氧化酶作用下，发生剧烈的氧化反应，导致茶多酚含量不断下降。
（2）茶黄素、茶红素、茶褐素
皆为多酚类物质的水溶性转化产物，是构成茶叶外形色泽、汤色的主体。
现象：在普洱茶加工过程中，总的变化趋势是：茶黄素、茶红素和茶褐素含量均有所增加，成品茶中茶黄素、茶红素和茶褐素含量分别是晒青毛茶的1.31倍、1.92倍和6.31倍（田洋等，2010）。
原因：加工过程中，茶多酚的主要成分儿茶素在多酚氧化酶作用下，氧化聚合成茶黄素、茶红素等物质，同时部分茶黄素和茶红素又进一步氧化聚合成茶褐素，使茶褐素不断积累。
多酚类物质含量变化的结果：由于茶多酚含量的减少，茶汤的苦涩味、收敛性大大减弱；同时，成品茶时，茶褐素含量远远高于茶黄素和茶红素，形成普洱茶红褐明亮的汤色。
普洱茶加工过程中多酚类物质含量的变化（田洋等，2010）
2.几种主要内含成分含量的变化
（1）氨基酸
氨基酸是茶汤中重要的滋味物质，是茶汤鲜、甜滋味的主体。
现象：加工至成品时，游离氨基酸大幅度下降，其含量下降了57.98%（田洋等，2010）。
原因：一方面由于发酵过程中微生物大量繁殖，需要消耗大量的氨基酸作为氮源，导致氨基酸含量减少；另一方面在渥堆结束后，为了防止渥堆过度必须进行干燥，在干燥过程中，由于高温作用，有些氨基酸或挥发散失，或脱羧基形成胺，或脱氨基形成有机酸，或放出氨或二氧化碳而损失掉，导致氨基酸含量大大降低。
（2）咖啡碱
咖啡碱是茶叶中的主要嘌呤碱，是构成茶汤的重要滋味物质。
现象：咖啡碱含量明显增加，至加工结束时，普洱熟茶的咖啡碱含量是晒青毛茶原料的1.23倍（田洋等，2010）。
原因：究其原因可能是在蒸气压、干燥工序中使普洱茶的温度升高，咖啡碱同儿茶素及其氧化产物在高温时各自呈游离状态，但随温度的下降，它们之间形成络合物，导致咖啡碱含量下降。
（3）水浸出物
同茶叶品质呈正相关，一定程度上反映茶汤的厚薄、浓淡。
现象：从晒青毛茶到成品茶的加工过程中，茶叶水浸出物含量下降了23.36%（田洋等，2010）。发水量越多，水浸出物的减少量越多。
原因：渥堆过程中微生物的生长需要营养成分，消耗了部分水浸出物；同时多酚类物质与蛋白质结合形成了非水溶性转化产物，非水溶性转化产物的增加也是导致水浸出物含量下降的直接原因。
内含成分含量变化的结果：各主要成分的变化及它们相互之间配比的协调，使茶汤变得绵柔、顺滑、醇厚回甘，苦涩度及刺激性大大降低。
3.香气成分含量的变化
现象：从晒青毛茶到普洱熟茶，茶叶自身的香气物质种类、含量及其相互配比发生剧烈变化，醇类化合物和碳氢化合物相对含量总体上逐渐减少，而酮类、醛类、酸类、酯类及杂氧化合物等的相对含量总体上都处于增加状态。
原因：这些呈现陈香、以及霉味物质的形成，与发酵过程中微生物所分泌的胞外酶的化学催化作用、微生物本身的次生代谢以及发酵过程中的湿热作用有关。
结果：使普洱茶的香气由原料的清鲜变为陈韵。
需要补充说明的是，正是由于前述的原因，刚完成渥堆发酵的普洱熟茶，通常在一定程度上呈现“堆味”。如果以刚渥堆结束的熟茶原料压制成饼，则经过1～2年在相对干燥环境的存放后，前述类型的多种物质挥发与转化，“堆味”通常会明显减轻，口感会变得更为适宜。近年来，也有越来越多的厂家对工艺略加调整，即在渥堆结束后，将熟茶原料直接在仓库储存1～2年后再压制成饼。
由于上述这些物质在加工过程中发生激烈的生物转化反应以及彼此之间配比的协调，才形成了普洱熟茶汤色红褐、滋味醇厚、香气陈醇的品质特征。
