Η γνώση της θρεπτικής αξίας των τροφίμων μπορεί να βοηθήσει τους ανθρώπους να κάνουν τις σωστές διατροφικές επιλογές. Στην περίπτωση του τσαγιού, η συνολική θρεπτική αξία του τσαγιού καθορίζεται από την ποσότητα βιταμινών, θρεπτικών συστατικών και μετάλλων που περιέχονται σε αυτό. Διαφορετικές ποικιλίες τσαγιού έχουν διαφορετικό θρεπτικό περιεχόμενο, κυρίως λόγω των διαφορετικών μεθόδων που χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία των φύλλων τσαγιού. Το τσάι που έχει υποστεί τη λιγότερη επεξεργασία διατηρεί τον μεγαλύτερο αριθμό αντιοξειδωτικών και επομένως είναι το πιο θρεπτικό.
Από τους τέσσερις κύριους τύπους τσαγιού, το πράσινο και το λευκό τσάι είναι τα λιγότερο επεξεργασμένα, ενώ το μαύρο και το oolong είναι εξαιρετικά επεξεργασμένα. Το πράσινο τσάι επεξεργάζεται με ξήρανση των φύλλων του τσαγιού σε ζεστό αέρα και στη συνέχεια στον ατμό, και το λευκό τσάι συνήθως υποβάλλεται μόνο στον ατμό. Το μαύρο τσάι συνθλίβεται, ξηραίνεται στον αέρα και ζυμώνεται και, με το τσάι oolong, τα φύλλα υφίστανται μόνο μερική ζύμωση. Αυτή η επεξεργασία επηρεάζει όχι μόνο τη θρεπτική αξία του τσαγιού, αλλά και τη γεύση του, με τα μαύρα και ούλονγκ τσάγια να είναι γεμάτα γεύση και το λευκό και το πράσινο τσάι να έχουν μια πιο λεπτή, ανθισμένη γεύση.
Στην περίπτωση των πράσινων και λευκών ποικιλιών, η θρεπτική αξία του τσαγιού είναι υψηλή. Η κατανάλωση πράσινου τσαγιού φαίνεται να έχει θετική, θεραπευτική επίδραση σε άτομα με διαβήτη και σε άτομα που υποβάλλονται σε χημειοθεραπεία. Το πράσινο τσάι έχει επίσης βρεθεί ότι είναι αποτελεσματικό στη μείωση της ακμής και στη μείωση της υψηλής αρτηριακής πίεσης και της χοληστερόλης. Τα αντιοξειδωτικά που υπάρχουν στο πράσινο τσάι είναι γνωστό ότι ενισχύουν το ανοσοποιητικό σύστημα και έχει βρεθεί ότι είναι αποτελεσματικά στην καταστροφή των καρκινικών κυττάρων και στην παρεμπόδιση της ανάπτυξης όγκων.
Το λευκό τσάι, όντας το λιγότερο επεξεργασμένο, είναι πιο πλούσιο σε αντιοξειδωτικά πολυφαινόλης. Αυτά έχουν αντιβιοτικές ιδιότητες και ακόμη πιο ισχυρή τάση καταπολέμησης του καρκίνου από τα αντιοξειδωτικά του πράσινου τσαγιού. Ένα άλλο πλεονέκτημα του λευκού τσαγιού είναι ότι περιέχει φθόριο που εμποδίζει την ανάπτυξη βακτηρίων που προκαλούν οδοντική πλάκα.
Ενώ η διατροφική αξία του τσαγιού είναι συγκριτικά χαμηλότερη στο μαύρο τσάι και στο τσάι oolong, πολλοί διαιτολόγοι θα το συνιστούσαν αντί των αναψυκτικών. Οι θερμίδες στο τσάι είναι αμελητέες και έτσι η κατανάλωση τσαγιού μπορεί να είναι πιο υγιεινή, ιδιαίτερα για άτομα που προσπαθούν να χάσουν ή να ελέγξουν το βάρος τους. Επίσης, η θρεπτική αξία του τσαγιού αυξάνεται όταν λαμβάνεται με γάλα και μπορεί να προσφέρει στον πότη τα πολύ απαραίτητα μέταλλα και βιταμίνες. Οι κύριες βιταμίνες του τσαγιού είναι οι βιταμίνες Β, C και Ε, και τα μέταλλα του τσαγιού περιλαμβάνουν χρώμιο, μαγγάνιο, σελήνιο και ψευδάργυρο.