Iako na prvi pogled deluju kao potpuno različiti napici, zeleni, crni, beli čaj potiču od iste biljke – Camellia sinensis. Ono što ih razlikuje nije druga vrsta biljke, već način na koji se listovi beru i obrađuju nakon berbe.
Najvažniju ulogu ima oksidacija listova. Nakon branja, listovi prolaze kroz različite postupke sušenja, zagrevanja, valjanja i oksidacije, a upravo ti procesi utiču na njihovu boju, miris, ukus i sastav.
Beli čaj prolazi kroz najmanje obrade. Najčešće se prave mladi pupoljci i listići koji se nežno suše, zbog čega ima blag, suptilan ukus. Zeleni čaj se zagrevanjem brzo stabilizuje kako bi se sprečila veća oksidacija, pa zadržava karakterističnu zelenu boju i svežiji, biljni ukus.
Kod oolong čaja oksidacija je delimična, odnosno nalazi se između zelenog i crnog čaja. Zbog toga može imati veoma različite ukuse – od cvetnih i laganih do bogatih i orašastih. Crni čaj prolazi kroz potpuniju oksidaciju, što mu daje tamniju boju, intenzivniji miris i izraženiji ukus.
Razlikuje se i količina kofeina, mada ona zavisi od vrste lista, načina uzgoja, količine čaja i vremena potapanja. Zbog toga nije sasvim precizno reći da jedan čaj „uvek razbuđuje“, a drugi „uvek smiruje“. Međutim, kofein iz čaja može doprineti budnosti i koncentraciji, dok ritual toplog napitka i određene komponente čaja kod nekih ljudi mogu biti povezani sa osećajem opuštenosti.
Zanimljivo je da se u čaju nalazi i L-teanin, aminokiselina koja se prirodno javlja u listovima čaja. Istraživanja ukazuju da u kombinaciji sa kofeinom može uticati na pažnju i mentalnu budnost, zbog čega se efekat čaja često doživljava drugačije od efekta kafe.