儿茶素的化学结构与生理作用不同于一般所谓单宁、单宁酸。儿茶素可分为脂型儿茶素与游离型儿茶素，约占茶叶中多元酚类物质的80%，是茶叶中活性最高的物质。以品种来说，云南大叶茶儿茶素含量高于适制乌龙茶、绿茶的品种；以季节来说，夏茶儿茶素含量高于春、秋茶，冬季茶品含量最低。在茶叶制作过程中，儿茶素进行氧化聚合作用，此为茶叶发酵重要机制之一。
医学实验中发现，儿茶素能有效减缓茶叶中咖啡因对人体副作用，并具有抗氧化、降低血液中脂肪与胆固醇含量、抑制高血压、强化血管壁、抗肿瘤、抗血栓、抗菌、抗过敏等保健功效。