Tējas kultūras pētnieki tējas ķimisko sastāvu izzin jau daudzus gadu simtus, līdz mūsu dienām vēl līdz galam nav noskaidrots tās pilnīgs ķīmiskais sastāvs. Uz šobrīdi ir atklātas ap 300 vielām, no tām 260 ir noskaidrota formula, un no tā visa mēs varam secināt, ka tēja ir ļoti daudzveidīga un neizzināta pēc sava sastāva un to turpina pētīt vēl mūsdienās.
Ķīmiskais sastāvs svaigai tējas lapiņai krasi atšķiras no kaltētas. Kaltētā tējā sastāvs ir vēl daudzveidīgāks un pilnīgāks, to apstrādājot notiek nemitīgs pārvērtību process, vienas vielas izzūd kā nebijušas, citas rodas vietā vai savā starpā reaģējot rodas jaunas vielas, ar jaunām pazīmēm un īpašībām.
Kā ir noskaidrots, tējas sastāvā ir 30-50% ūdenī šķīstošas vielas.
Zaļās tējas satur vairāk šķīstošas vielas (40-50%), bet melnās (30-45%). Un jo lapiņa jaunāka, jo augstāka kvalitāte un tā ir bagātāka ar ēteriskām eļļām, aminoskābēm, pigmentiem un vitamīniem. Ēteriskās eļļas saglabājas ne tikai zaļajā tējas lapiņā, bet arī gatavā tējā, tām viennozīmīgi var dēvēt kā tējas aromāta radītājas. Daudzām ēteriskām eļļām piemīt rožu aromāts, medus, vaniļas, citrusa, ceriņu, kanēļa aromāti un citi. Vislielākais ēterisko eļļu daudzums piemīt Oolong tējām. Šī šķirne ir viena no aromātiskajām, tāda iemesla dēļ tās bieži izmanto taisot blendus ar gan melnajām, gan zaļajām tējām.

Tējas lapiņa satur kofeīnu, tanīnus, A,B1,B2,C,K,P,PP vitamīnus, minerālvielas (kāliju, mangānu, cinku, fluoru), dabiskos antioksidantus: flavonoīdi, organiskās skābes, kā arī tajās ir 0.5-1% ēterisko eļļu. Kofeīns tējā - tas ir viens no galveniem vaininiekiem cilvēku vēlmei atgriezties pie šī dzēriena. Tā ir bez krāsas, bez smaržas, bet pēc garšas rūgta viela, kuru satur ne tikai tēja, bet arī kafija, kakao, mate un citi tropiskie augi. Tējā kofeīna sastāvs ir no 1 - 4%, kas lielāks par kafijā esošo, bet tējas kofeīns iedarbojas mīkstāk, vieglāk par tīru kafijas kofeīnu, jo tas tiek uzņemts kopā ar tanīnu, un tā iedarbība ir sirdij un asinsvadu sistēmai, kā arī centrālāi nervu sistēmai daudz tīkamāka.
Svarīgi, ka tējas kofeīns neaizkavējas un neuzkrājas cilvēka organismā, kas izslēdz iespējamību saindēties ar to, lietojot tēju bieži un lielos daudzumos. 
Dažādās tēju šķirnēs kofeīna saturs var atšķirties. Ilgāku laiku tā bija mīkla, tad noskaidrojās, ka kofeīna saturs tējas augā ir mainīgs, tas izvietojas nevienmērīgi: 
- pirmā lapiņa satur 4-5% kofeīna
- otrā lapiņa 3 - 4% kofeīna
- trešā 2,5% 
- pēdējā no 0,5 - 1,5%
- tējas sēklās kofeīns nav atrodams.