茶葉中的酚類物質的含量佔乾重的20-25%。是一類以兒茶素為主體的營生物氧化作用的酚性化合物，決定茶葉顏色和滋味的主體成分，是形成毛茶品質的關鍵性物質，種類較多。主要有：黃烷醇（兒茶素）、黃酮甙、酚酸、花青素等四大類。它們都是多元酚的結構，很多性質很相近，故總稱為多酚類。
現主要介紹一下兒茶素的有關性質：
兒茶素的學名是黃烷醇，是茶葉乾重的12-24%，佔茶多酚的60-80%，是構成綠茶品質和功效的最重要的化學成分。茶葉的優次與兒茶素的含量多少、與存在形式有很大關係，現已發現12種，含量較多的有6種。兒茶素又可分為簡單兒茶素（遊離兒茶素）和酯型兒茶素。其中簡單兒茶素的收斂性較弱，不苦澀，帶鮮爽味；酯型兒茶素收斂性較強，並具有苦澀味，在茶多酚中含量較高，約佔兒茶素總量的70-80%。一般來說，含兒茶素較多的茶湯滋味較濃。
在綠茶中，兒茶素賦予綠茶以濃厚的滋味，使綠茶具有苦澀味和收斂性，綠茶中若兒茶素含量過低，則滋味平淡；兒茶素含量過高，滋味又過於苦澀，所以兒茶素含量高的茶樹鮮葉，一般不適於製造綠茶。研究發現，多酚類及其初級氧化物是形成綠茶湯色的主要物質。如黃酮類是由一些溶於水由綠到黃色的組成部分，是形成綠茶湯色的.主要成分。兒茶素的初級氧化物如鄰位醌等為黃色物質，是形成綠茶湯色的黃色部分。鄰位醌還能與氨基酸結合形成香氣物質。
在紅茶中，兒茶素在酶的作用下，經過一系列的變化產生一些有色物質。首先氧化成鄰位醌。鄰位醌經過縮合成橙色的茶黃素，茶黃素具有很強的收斂性，水溶液為橙黃色，是紅茶茶湯的主要黃色色素，它也是形成紅茶茶湯的滋味的鮮爽度、強度和湯色明亮度的重要物質，是形成紅茶茶湯"金圈"的最主要成分。茶黃素進一步氧化成棕黃色的茶紅素，它是茶湯中紅色物質的主要成分，刺激性和收斂性均較強，是茶湯濃度的重要成分。茶紅素繼續氧化，生成暗褐色的茶褐素，茶褐素能使茶湯色色澤深暗，這是發酵過度的象徵。茶紅素與蛋白質結合生成不溶於水的棕紅色化合物，是構成葉底色澤的主要物質。鄰位醌也能與蛋白質結合生成不溶於水的蛋白質兒茶素，成為紅茶葉底的構成部分。
兒茶素與茶黃素還具有調節人們血管壁的滲透性，增強微血管壁的彈性，抑制動脈硬化以及解毒、止瀉、抗菌等藥理作用。
茶樹芽葉中兒茶素的含量因茶樹品種不同而異，一般大葉種茶樹芽葉兒茶素含量高於小葉種茶樹的芽葉，就一株茶樹而言，嫩葉兒茶素的含量高於老葉。
