Deoarece ceaiul este un amestec de compuși diferiți, mai degrabă decât un compus pur în sine, distrugerea completă a ceaiului nu este previzibilă. Nu există o formulă chimică care să descrie toate ceaiurile. În schimb, există mii de molecule diferite într-o singură picătură de ceai preparat, făcând toate ceaiurile diferite.
Una dintre cele mai ușor de recunoscut și foarte căutate substanțe chimice din ceai este cofeina. Există în mod natural în cele mai multe frunze de ceai în diferite concentrații. Deoarece ceaiul se face prin striparea frunzelor de plante ale compușilor lor biochimici, ceaiul conține multe tipuri diferite de vitamine, minerale, proteine, zaharuri, grăsimi și chiar acizi nucleici.
