緑茶の苦味成分であるポリフェノールの一種「カテキン：には，コレストロールの吸収を抑え血中コレストロール値を低下させる作用，糖質分解酸素の働きを穏やかにすることにより血糖の上昇を抑える作用，活性酸素を消去し体内の酸化を防ぐ抗酸化作用，食中毒を引き起こすブドウ球菌，サルモネラ菌や腸管出血性大腸菌O-157，コレラ菌や赤痢菌などの細胞膜を破壊し菌の増加を抑え，菌の産生する毒素を解毒することによる抗菌作用，ウイルスが粘膜に吸着する前にウイルスのタンパク質と吸着することでウイルスを不活化にする抗ウイルス作用などが効能としてあげられます。 最近の研究では，活性酸素を消去することでDNAの変異を抑制するための抗癌作用もあるのではないかと考えられています。 また，緑茶に含まれる８種類の「カテキン」のひとつエピガロカテキンガレートが，肥満細胞からのヒスタミン遊離を抑制するため抗アレルギー作用があることも報告されています。 緑茶の旨味成分であるアミノ酸の一種「テアニン」には，血液脳関門を通り抜けて脳神経機能を調整し，気持ちをリラックスさせる作用やストレスを抑える作用があると言われています。 「テアニン」は茶の木の根で作られ，葉の方に移っていきます。 「テアニン」は光が当たると分解されエチルアミンとなり，エチルアミンが「カテキン」に変化します。 光が当たらないと「テアニン」は分解されないので，被覆栽培した玉露や碾茶（てんちゃ：抹茶の原料）などはテアニン含有量が高くカテキンの生成が抑えられているため甘く苦味の少ない緑茶になります。 その他にも緑茶に含まれる「カフェイン」には，覚醒作用（眠れなくなってしまう人は注意が必要かもしれません）や利尿作用があり，「ビタミンC」には，抗酸化作用やコラーゲン形成に関与することで皮膚や粘膜を正常に維持する作用があります。

「カテキン」の抗菌作用は，むし歯菌を減少させるだけでなく，歯垢の形成も抑制するため，むし歯予防に効果があると言われています。 また，緑茶にはフッ化物が含まれています。 濃度は0.5〜2ppm程度あり，フロリデーションにおけるフッ化物濃度が1ppmであることを考えると，緑茶をたくさん飲む生活習慣では，フッ化物によるむし歯予防効果も期待出来るかもしれません。 緑茶の消費の多い静岡県の１２歳児におけるDMF歯数は平成２４年の統計において0.9本であり全国８位でした。 ただし，緑茶を飲むだけでむし歯予防が完璧というわけではありません。 むし歯は生活習慣病ですので，スポーツ飲料の変わりに緑茶を使うなど，日常生活や食生活を正しくする必要もあると思います。

「カテキン」などの緑茶に含まれるポリフェノールは，活性炭のような微細構造がありニオイ物質を物理的に吸着し，化学的に結合することで消臭します。 抗菌作用との相乗効果で強い消臭作用があり，口臭を抑える働きもあると報告されています。

歯のエナメル質の表面は，唾液が付着してつくられるペリクルという薄い膜で覆われています。 緑茶に含まれる「カテキン」が酸素や唾液中の金属イオンなどと結びつき褐色に変色し，ペリクルに付着することによって着色します。 緑茶を飲んだ後に歯をみがくことや口を水で漱ぐことで歯の着色を軽減することができます。 この着色は歯科医院でクリーニングすることもできますが，病気ではないので保険の適応外となります。