茶多酚具有很强的抗氧化性和生理活性，是人体自由基的清除剂。据有关部门研究证明1毫克茶多酚清除对人肌体有害的过量自由基的效能相当于9微克超氧化物歧化酶（SOD），大大高于其它同类物质。茶多酚有阻断脂质过氧化反应，清除活性酶的作用。据日本奥田拓勇试验结果，证实茶多酚的抗衰老效果要比维生素E强18倍。
茶多酚对人体脂肪代谢有着重要作用。人体的胆固醇、三酸甘油脂等含量高，血管内壁脂肪沉积，血管平滑肌细胞增生后形成动脉粥样化斑块等心血管疾病。茶多酚，尤其是茶多酚中的儿茶素ECG和EGC及其氧化产物茶黄素等，有助于使这种斑状增生受到抑制，使形成血凝黏度增强的纤维蛋白原降低，凝血变清，从而抑制动脉粥样硬化。
茶多酚可以阻断亚硝酸铵等多种致癌物质在体内合成，并具有直接杀伤癌细胞和提高肌体免疫能力的功效。据有关资料显示，茶叶中的茶多酚（主要是儿茶素类化合物），对胃癌、肠癌等多种癌症的预防和辅助治疗，均有裨益。
国外研究表明，茶多酚及其氧化物可以吸收一些放射性物质，保护细胞不受辐射伤害，对于修复受损细胞也有帮助。临床研究显示，茶叶提取物可治疗肿瘤患者在放
射治疗过程中引起的轻度放射病，治疗辐射导致的血细胞、白血球减少，效果很好。
茶多酚有助于大脑进行局部调节，改善记忆力，提高学习效率。国外研究证实，喝茶可以预防和治疗神经系统疾病，尤其是老年认知障碍症。此外，咖啡碱能促使中枢神经兴奋，有提神、益思、清心的效果。
虽然茶叶中含有咖啡因成分，会促进钙随排尿流失，但含量极低。即便是咖啡因含量颇高的红茶，每杯也只有30~45毫克。其实，茶叶中含量更多的是有助于减少钙流失的物质，包括氟元素、植物雌激素类物质和钾元素。台湾研究发现，常喝茶的人骨密度较高，髋关节骨折机率更低。
