Kofein, ki so ga v čaju odkrili pred približno 180 leti, so najprej imenovali tein. Po kemični sestavi je čajni kofein enak kofeinu iz kave. Vendar kofein v kavi obstaja v prosti, nevezani obliki, medtem ko se čajni kofein veže na aminokisline in čreslovine, kar je vzrok za drugačno delovanje čaja.

Kofein v čaju deluje dlje časa in blažje kot kofein v kavi. Razlog za to je že prej omenjena vezava čajnega kofeina na druge čajne sestavine, poleg tega pa skodelica čaja vsebuje bistveno manj kofeina kot skodelica kave. S skodelico kave zaužijete od 30 do 60% več kofeina kot s skodelico čaja.

Za oba čaja uporabljajo liste iste rastline. Za črni čaj lističe fermentirajo, za zeleni čaj jih pred sušenjem samo obdelajo z vročo paro, da preprečijo fermentacijo. Pri črnem čaju fermentacija spremeni nekatere sestavine. (Več o tem lahko preberete v poglavju „Izdelava čaja“)

Več študij je teoretično pokazalo, da zeleni in črni čaj do določene mere ščitita pred boleznimi srca in ožilja. Poleg tega je verjetno, da nekateri polifenoli s protibakterijskim delovanjem ščitijo pred zobno gnilobo. Kljub temu je potrebno opraviti še več zanesljivih raziskav na živalih in v praksi.

Za otroke zeleni in črni čaj nista primerna, ker vsebujeta kofein.