茶葉中的生物鹼主要是咖啡因、可可鹼和茶鹼，其中以咖啡因含量最多，約占茶葉乾重的2-5%，咖啡因具苦味，易溶於熱水，是茶葉的重要滋味物質之一。
茶葉中咖啡因含量會受到茶樹品種、採摘部位、季節、氣候和栽培條件等因子的影響。不同茶樹品種其咖啡因含量差異甚大；在同一季節裡，不同部位之茶葉咖啡因含量隨著葉片成熟度之增加而遞減；不同季節相同部位之咖啡因含量則以夏秋茶比春冬茶高；在不同栽培條件中，咖啡因含量隨著遮蔭度增高而有增加的趨勢；而在製茶過程中咖啡因的變化並不明顯。
不同的沖泡條件如茶水比例、沖泡水溫、沖泡時間及沖泡次數等因素，都會影響到茶湯中咖啡因含量的高低。茶業改良場曾做過實驗，所有茶類的咖啡因溶出速率均會隨著沖泡水溫的升高而增加，且沸水沖泡之咖啡因含量比 80℃沖泡者高出至少一倍。
這是因為咖啡因較易溶於熱水，故在冷泡茶中溶出率較低，不管是冷泡2小時或冷泡4小時之處理，其咖啡因含量之三泡總和皆低於熱水第一泡之含量，可見沖泡水溫對咖啡因之溶出率影響甚鉅。因此，對於咖啡因較敏感又喜歡喝茶的人，可以選擇適合的沖泡方式(如冷泡或減少熱泡前幾泡之茶湯攝取量)，以降低咖啡因的攝取。
根據衛生福利部食品藥物管理署之建議，健康的成人每日咖啡因總攝取量在300毫克以下，對健康不致造成影響。因此，對於有同時喝咖啡和茶的人，或是喜歡喝濃茶的人，不妨留意一下每日的咖啡因攝取量，才不會影響健康喔。