生物碱是一种重要的生理活性物质，来源于生物界的含氮有机化合物，种类有一万多种，茶树体中主要是嘌呤类生物碱和少量嘧啶类生物碱。茶叶生物碱中，最重要的是咖啡碱、可可碱、茶叶碱。咖啡碱一般占成品茶的2%-4％，可可碱约含0.05％，茶叶碱约含0.002％。提纯的茶叶生物碱是白色粉末，对茶汤滋味形成有重要作用，同茶多酚一起构成了茶叶基本苦涩味，是茶叶的特征性化学物质之一。

    茶叶中咖啡碱含量与茶叶嫩度呈正比，嫩度越好咖啡碱含量越高。茶叶中咖啡碱含量与加工时间呈不规则的正比关系，原因是咖啡碱与茶多酚的相互缔合作用。六大茶类之中，白茶咖啡碱含量最高为3.86%（高于鲜叶含量3.44%），其他依次为绿茶3.38%、黄茶3.09%、乌龙茶3.09%、黑茶3.01%、红茶最低为2.99%。因为白茶萎凋时咖啡碱含量随萎凋时间延长而有所增加,低温干燥中因升华作用咖啡碱会有所减少。但是感官审评白茶茶汤并不苦涩，反而甜味增强。原因是茶多酚为茶叶苦味的主体成分（白茶的茶多酚含量约占18.3%-33.0%），白茶加工过程中苦涩味的花青素类茶多酚的转化降低，醇甜味的多糖相对增加，使呈味物质协调重组。另外，通过研究对比发现：晾晒结合的复式萎凋对比热风萎凋的白茶咖啡碱含量要高12.4%。

    1820年，瑞士人林基发现咖啡碱，它存在于茶叶、咖啡和可可之中。咖啡碱呈弱碱性，能溶于水，易溶于热水，咖啡碱具有以下作用：

    第一，提神醒脑。茶叶中的咖啡碱能提高中枢神经的敏感性、缩短反应时间、减轻神经疲劳、有利思维、提高工作效率。第二，帮助消化。咖啡碱可刺激胃液分泌、消除胃中的积食，帮助消化，促进食欲。第三，减肥降脂。咖啡碱能促进体内脂肪燃烧，使其转化为能量，产生热量以提高体温，促进出汗等。在运动前喝茶能促进运动时脂肪燃烧，提高体内脂肪的消耗率。第四，利尿排毒。咖啡碱可舒张肾血管，增加肾脏血流量，加快肾小球过滤速度，抑制肾小管的再吸收，促进尿液的排出体内。

    茶叶碱、可可碱的作用与咖啡碱的功能相似，在功能上又有各自不同的特点。茶叶碱有极强的舒张支气管平滑肌的作用，有很好的平喘和抗炎作用；可可碱可抑制自由基对白细胞黏附作用。另外茶叶碱、可可碱对咖啡碱有中和作用，可舒缓了咖啡碱对心脏的刺激。这也是为什么说喝茶比喝咖啡、可可更健康的理由。