Poiché il tè è una miscela di diversi composti, piuttosto che un composto puro in sé, la completa decomposizione chimica del tè non è prevedibile. Non esiste una formula chimica per descrivere tutti i tè. Invece, ci sono migliaia di molecole diverse in una singola goccia di tè preparato, rendendo tutti i tè diversi.
Una delle sostanze chimiche più facilmente riconoscibili e ricercate nel tè è la caffeina. Esiste naturalmente nella maggior parte delle foglie di tè in varie concentrazioni. Poiché il tè viene prodotto spogliando le foglie delle piante dei loro composti biochimici, il tè stesso contiene molti tipi diversi di vitamine, minerali, proteine, zuccheri, grassi e persino acidi nucleici.