茶叶中的生物碱的主要成分是咖啡碱。生物碱为一种嘌呤类化合物，包括咖啡碱、可可碱、茶碱，约占干物质总量的3~5%，其中咖啡碱占有2%~4%，可可碱与茶碱占1%，而咖啡碱的含量也与鲜叶细嫩程度、阳光、季节、工艺等因素有关。茶叶中生物碱占干物质的总量的3~5%，而咖啡碱约占茶叶干物质的2%~4%，约占到了茶叶生物碱总量的95%以上，茶叶氨基酸一样，均为茶树氮素循环的重要物质。咖啡碱与茶树的生长代谢有着密切的关系，茶叶新稍哪里生长旺盛，哪里的咖啡碱含量越多；茶树哪个季节长得快，哪个季节的咖啡碱含量就多。