红茶主要含有茶多酚、茶黄素、茶红素、、氨基酸、维生素、矿物质和糖类。这些成分在发酵过程中会发生化学反应，比如鲜叶中的茶多酚氧化成茶黄素和茶红素，让茶汤颜色变红，味道更醇厚。另外还有少量没发酵完的和氨基酸，能提神醒脑又带点回甘。

因为红茶是全发酵茶，所以发酵时间越长，茶黄素和茶红素含量越高。比如云南大叶种红茶的茶黄素占干重的3%-5%，比绿茶多出两三倍。发酵过程中多酚氧化酶把茶多酚变成茶红素，这个反应需要高温高湿环境，所以茶农会摇青和渥堆来加速发酵。在发酵时部分流失，所以红茶的咖啡因含量比绿茶低20%-30%。维生素和矿物质主要来自鲜叶，比如茶氨酸含量约1.5%-2%，能让人感觉放松。糖类在发酵过程中被转化，所以茶汤甜味明显，但不会像白茶那么浓。这些成分加起来，就是红茶香气浓郁、滋味醇和的秘密。