Ponieważ herbata jest mieszaniną różnych związków, a nie samego czystego związku, pełny rozkład chemiczny herbaty nie jest przewidywalny. Nie ma jednej chemicznej formuły opisującej wszystkie herbaty. Zamiast tego są tysiące różnych cząsteczek w jednej kropli parzonej herbaty, co powoduje, że wszystkie herbaty są inne.
Jednym z najłatwiej rozpoznawalnych i bardzo poszukiwanych chemikaliów w herbacie jest kofeina. Występuje naturalnie w większości liści herbaty w różnych stężeniach. Ponieważ herbatę wytwarza się poprzez usuwanie liści roślinnych z ich związków biochemicznych, sama herbata zawiera wiele różnych rodzajów witamin, minerałów, białek, cukrów, tłuszczów, a nawet kwasów nukleinowych.
