ビタミンを含め、糖質・脂質・タンパク質・ミネラルを五大栄養素と呼びますが、ビタミンは必須栄養素でありますが、人間の体内でつくりだすことができません。ビタミンには13種類あり、水に溶ける水溶性ビタミンと、油にしか溶けない脂溶性ビタミンに分類されます。この13種類のうち1種類でも欠けていると肌荒れ・手足のしびれ・だるさ・疲労などに直結してしまいます。
緑茶には、ほかの食品と比較してもたくさんのビタミンが含まれ、含有量も多いことで知られています。この点だけをみても、お茶が優れた飲料であることがわかります。
他にも、ビタミンAそのものはなくても、体内に入るとビタミンAと同じ働きをするカロチンがニンジンの10倍近くも含まれ、ガンに対して抵抗性が強いと言われております。
また、ビタミンCは特に豊富で、ほうれん草の３倍近く含まれます。老化防止に効果のあるビタミンEも多く、他にもビタミンB群、P、Uなどもたくさん入っています。
ただ、ビタミンB群とCは水溶性なので、浸出液に溶けだしても、ビタミンA（カロチン）やEなど脂溶性のためにお湯に溶け出しません。せっかく豊富なこれらのビタミンは葉に残ったままになるので、葉のまま食べる工夫も必要です。
なお、烏龍茶や紅茶にはビタミンが含まれていないものも多く、ビタミンCなどは製造工程の途中でほとんどなくなってしまいます。

大腸がんの予防に効果があるとして注目されているのが食物繊維です。茶には食物繊維が含まれますが、食物繊維には水に溶け出すもの（約３％～４％）と溶け出さないもの（２０～３０％）と２種類あって、茶には溶け出さないもののほうが多いのです。

しかし抹茶は別で、葉をそのまま粉末にしたものなので、お湯に溶かして飲むことで食物繊維をそっくりとることができます。

カフェインというと真っ先にコーヒーの名が挙がりますが、茶にもコーヒーに負けないだけのカフェインが入っています。コーヒー１杯分に含まれるカフェインの量は８０～１２０mgですが、茶1杯分にも１５～１００mgのカフェインが入っています。カフェインには疲労回復、覚醒効果、大脳刺激、強心作用、利尿作用などのすぐれた働きがあります。また、カフェインは茶の苦味も作り出しています。
茶葉の中のカフェインは、一番茶・二番茶といった茶期によって大差はありませんが、カテキンやアミノ酸（テアニンなど）と同様に、若い芽に多く含まれ、成熟した芽では少なくなるので、若い芽を摘んでつくられる抹茶や玉露は、カフェインの含有量は高くなります。

フッ素には虫歯を予防する効果があります。歯の表面を強くし、虫歯にならないための抵抗力をつけます。日頃から茶を飲むことでフッ素によって虫歯になりにくい丈夫な歯をつくり、カテキンによって虫歯のもとになる細菌の増殖と、歯垢ができるのを防ぎます。

茶には、朝鮮人参や紫胡などの漢方薬の主成分として知られるサポニンが含まれています。サポニンはこれらの薬効の主体をなす成分で、朝鮮人参の場合だと、鎮静、鎮痛、インシュリン作用、強心作用、血栓予防作用などがあります。また、紫胡の場合だと特に炎症性疾患に効果的と言われております。茶には約0.2％のサポニンが含まれており、強い苦みとエグみを持っておりますが、栄養の宝庫である納豆に含まれる割合と同じ程度です。
また、抗菌・抗ウイルス作用などの有効性も確認されています。