“啜苦咽甘，茶也”，这是1200多年前茶圣陆羽给茶下的定义。茶叶的苦，源于其自身的生物碱即咖啡碱、茶碱、可可碱，其中绝大部分是咖啡碱，另外两者含量很低，可以忽略不计。茶叶中的咖啡碱不仅是茶叶化学成分的主要组成物质，也是茶树的叶片区别于其他植物叶片的根本特征。自然界中植物叶片咖啡碱含量能达到2%～5%的只有茶叶。茶的寒性主要是针对茶内的特性物质咖啡碱来说的，咖啡碱含量的高低就决定了茶的寒性的大小。
茶叶中的咖啡碱属于甲基黄嘌呤类生物碱，味苦，溶于水或醇中能立即分解，转为游离的咖啡碱和酸。咖啡碱熔点为 235℃～238℃，在120℃以上开始升华。咖啡碱可刺激膀胱协助利尿，现代研究表明，在已知的700多种茶叶化学成分当中，咖啡碱在利尿解毒方面是最显著的。咖啡碱进入人体后45分钟即可被胃与小肠完全吸收。咖啡碱的半衰期根据人群的不同年龄、不同身体状态而不一。研究显示，患有严重肝脏疾病的人群为96个小时，新生婴儿为30个小时，已怀孕的女性为9～11个小时，健康成人为3～4个小时。看来，咖啡碱的代谢在不同个体之间的差异还是很大的。