Эфирные масла имеются как в зелёном листе, так и в готовом чае. Несмотря на их крайне незначительное количество, они более других веществ привлекали внимание человека: именно им справедливо приписывали неповторимый чайный аромат. От них, следовательно, зависит и качество чаёв. Теперь установлено, что эфирных масел в зелёном листе чая содержится всего лишь около 0, 02 %. Это значит, что для получения 100 г этих масел в чистом виде надо переработать свыше полутонны чайного листа. Хотя при переработке чайного листа потеря эфирных масел достигает 70-80 %, при этом происходит и другой процесс — возникновение новых эфирных масел. Число химических компонентов в составе эфирных масел доходит в готовом чае, по одним данным, до 20 и выше, а по другим, более новым сведениям — до 32. И тем не менее именно среди эфирных масел находится известное число всё ещё не выясненных и ряд химически не раскрытых, хотя и обнаруженных соединений. Многие эфирные масла обладают запахами роз, мёда, ванили, цитрусовых, сирени, корицы. Неудивительно, что смесь такого ассортимента пахучих веществ способна создать неповторимый по своему аромату букет.
Химически чистые эфирные масла представляют собой алифатические и ароматические углеводороды, альдегиды, кетоны, фенолы, сложные кислоты (вроде салициловой) и другие исключительно летучие, легко испаряющиеся соединения. Большинство из них способны улетучиваться не только при значительном повышении температуры, но и при неправильном хранении или неправильной заварке. Вот почему присутствие этих веществ в чайном настое в значительной степени зависит от нас самих. Кроме того, содержание и состав эфирных масел и их растворимость в различных типах чая различны. Наибольшее количество эфирных масел в виде растворимых ароматических альдегидов содержится в красных чаях (оолонгах), наиболее ароматных из всех видов чая, отчего их нередко используют для примеси к некоторым сортам чёрного чая. Наоборот, в зелёных и жёлтых чаях ароматические альдегиды, входящие в состав эфирных масел, находятся в связанном состоянии и потому менее выходят в настой, не принимают деятельного участия в образовании аромата готового чая. Там аромат создается в основном за счёт иных химических веществ, в первую очередь танина.
Существенным компонентом чая являются и алкалоиды. Среди алкалоидов самым известным всегда был и остаётся кофеин или, как его ещё называют в составе чая, теин. Кофеин — один из главных виновников тяги людей к чаю как тонизирующему напитку. В чистом виде он представляет собой бесцветное, не имеющее запаха, но горькое на вкус вещество, содержащееся, впрочем, не только в чае, но и в кофе, какао, орехах кола, матэ и некоторых других тропических растениях.
