红茶是一种完全发酵的茶。红茶加工过程中，茶叶鲜叶中的主要化学成分茶多酚在酶的作用下发生一系列酶促化学变化。茶多酚被氧化聚合形成分子量巨大的茶黄素和茶红素。鲜叶加工成红茶后，茶多酚中的各种儿茶素减少80%以上，茶黄素和茶红素是红茶中最重要的化学成分，其中茶黄素占干物质的1% ~ 2%，茶红素占干物质的9% ~ 20%，约占红茶水浸出物的40% ~ 60%。茶红素和茶黄素是红茶的特征物质，其含量影响茶叶的品质和风格。同时，茶红素和茶黄素是红茶中最重要的成分，表现出良好的生理活性。
红茶的咖啡因含量接近绿茶。氨基酸肽、有机酸和游离糖略高于绿茶。维生素比绿茶低很多。红茶的主要化学成分和特性与绿茶有很大不同。从中医的角度来说，红茶性温，绿茶性凉。所以它的品质特点和保健功能也是独一无二的。