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茶多酚（GTP）是茶叶中儿茶素类、黄酮类、酚酸类和花色素类化合物的总称，占茶叶干重的15%～25%。在未经过发酵的绿茶中儿茶素类成分含量高，达25%，主要以儿茶素、表儿茶素、没食子酚儿茶素、表没食子酚儿茶素为主。经过发酵的茶叶，如红茶、乌龙茶等主要含有上述多酚的缩合物、茶黄素、花青素的多聚物和高度缩合的鞣质等。茶多酚中最重要的成分是黄烷醇类的多种儿茶素。
茶多酚能有效清除自由基，防止脂质过氧化；诱导人体内代谢酶的活性增高，促进致癌物的解毒；抑制和阻断人体内源性亚硝化反应，防止癌变和基因突变；抑制致癌物与细胞DNA的共价结合，防止DNA单链断裂；提高机体的细胞免疫功能。每日摄入茶多酚160mg，可对人体内亚硝化过程产生明显的抑制和阻断作用。当摄入量加大为480mg时，茶多酚对其抑制的作用可达到高峰。
人体线粒体DNA容易受氧自由基的氧化而损伤，导致细胞生物能量缺乏与细胞死亡增加。当人体内自由基呈过多状态时，人体抗氧化防御机制平衡失调，自由基使一系列的生物分子发生氧化损伤，生物体就会逐渐开始衰老。茶多酚能抑制皮肤线粒体中脂氧合酶活性和脂质过氧化作用，有抗衰老效应。茶多酚的抗氧化作用较维生素E更好，且对维生素C、维生素E有增效效应。
人体能分泌促使血压增高的血管紧张素Ⅱ和对血压有缓解作用的缓激肽。血管紧张素转换酶一方面使血管紧张素Ⅱ转化为有升压作用的血管紧张素Ⅱ，一方面使有降压作用的缓激肽失去生理活性，从而达到升高血压的作用。茶多酚可通过抑制血管紧张素转换酶的活性来调节血压，使血压保持相对稳定。
茶多酚具有抗凝、促进纤溶、阻止血小板黏附和沉积的作用，能减少主动脉壁中胆固醇的沉积。茶多酚主要通过提升高密度脂蛋白胆固醇的含量，减少动脉血管壁上胆固醇的蓄积，同时它还能抑制低密度脂蛋白胆固醇的吸收，达到降低血脂、预防和延缓动脉粥样硬化、防治心血管疾病的作用。
当人体衰老时，体内产生过多的过氧化脂质，可使血管壁弹性减退，在血液黏稠度增加时，容易发生脑血管病。茶多酚有遏制过氧化脂质产生的作用，能保护血管壁的弹性与功能，防止血管痉挛，保持血管的有效直径而正常供血，一定程度上可预防脑血管病。
血浆纤维蛋白原增高可引起红细胞聚集，血液黏稠度增高，容易导致血栓的发生；细胞膜脂质中磷脂与胆固醇增多，会降低红细胞的变形能力，影响微循环的灌注，增加血液黏度，促使毛细血管内血流淤滞而加剧红细胞聚集与血栓形成。茶多酚对红细胞变形能力具有保护和修复作用，且易与凝血酶形成复合物，阻止纤维蛋白原变成纤维蛋白。它还能有效减少血浆和肝脏中胆固醇的含量，促进脂类及胆汁酸的排泄，从而有效防止血栓的形成。
化学致癌物与某些物理因素能诱发和促进肿瘤的形成。茶多酚对多种肿瘤的形成各个阶段都有一定的预防和抑制作用。研究还发现它可减小已形成肿瘤的体积、数目及其侵袭和转移广度。
茶多酚可能是通过抑制肿瘤细胞的增殖、抑制上皮生长因子与受体的相互作用、阻滞肿瘤细胞周期等抑制肿瘤细胞的生长；它还能增强抗肿瘤药，如阿糖胞苷、氨甲蝶呤对肿瘤细胞的杀伤作用。
茶多酚能抑制活性因子，如抗体、肾上腺素、酶等引起的过敏反应，并抑制组胺的释放，对缓解哮喘等过敏性病症有较好的作用。
茶多酚通过提高免疫球蛋白总量并使其维持在高水平，刺激抗体活性的变化，从而提高人体免疫力，促进机体健康。茶多酚还能对抗多种致病菌，如沙门菌、肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌等。
茶多酚具有较好的抗辐射功能，可吸收放射性物质，并阻止其在人体内扩散。茶多酚能够阻挡紫外线并清除紫外线诱导的自由基，从而保护黑色素细胞的正常功能，抑制黑色素的形成，减轻色素沉着。
某些药物化学成分对人体有不良反应。茶多酚对药物如环孢素A、雷公藤内酯醇所致毒性有明显防护作用；对金属铅、镉、三氧化镍染毒及硝酸羟胺、四氯化碳、硫代乙酰胺、醋氨酚、乙硫氨酸及乙醇等化学毒物均有一定的拮抗作用；对石英粉尘、烟气引起的细胞损伤亦有一定的对抗作用。其解毒机制主要与其清除氧自由基、抗氧化作用、促进毒物的排泄有关。茶多酚对药物和化学毒物所致的组织损伤均有明显防治作用。
茶多酚类化合物可以杀死齿缝中的乳酸菌及其他龋齿细菌，具有抑制葡萄糖聚合酶活性的作用，使葡萄糖不能在细菌表面聚合，病菌不能在牙上着床，从而中断龋齿的形成。残留于齿缝中的蛋白质食物是腐败细菌增殖的基质，茶多酚可以杀死此类细菌，因而有清除口臭的作用。
另外，茶多酚还可以提高机体的免疫功能；促进毛囊中毛发生长和真皮乳头细胞增殖，同时抗细胞凋亡，刺激毛发的生长和再生；茶多酚通过与γ-氨基丁酸受体的相互作用产生抗焦虑效果；它还可以抑制尿道结石的形成。
茶多酚在药品、日化、化妆品、食品、油脂、保健食品等方面应用日益广泛。目前对茶多酚的提纯和应用研究受到国内外的关注。
茶多酚可用于食品保鲜防腐，无毒副作用，食用安全。茶叶能够保存较长的时间而不变质，这是其他树叶、菜叶、花草所达不到的。将茶多酚掺入其他有机物中，能够延长贮存期，防止食品褪色，提高纤维素稳定性，有效保护食品中的各种营养成分。其主要用途如下：①用于糕点及乳制品。对高脂肪糕点及乳制品，如月饼、饼干、蛋糕、方便面、奶粉、奶酪、牛奶等，加入茶多酚不仅可抑制和杀灭细菌，延缓腐败，延长保质期，防止食品褪色，保持食品原有风味，还可使甜味“酸尾”消失，味感甘爽。②用于饮料生产。茶多酚不仅可配制果味茶、柠檬茶等饮料，还能抑制豆奶、汽水、果汁等饮料中的维生素A、维生素C等多种维生素的降解破坏，保证饮料中的各种营养成分。③用于水果和蔬菜保鲜。在新鲜水果和蔬菜上喷洒低浓度的茶多酚溶液，可抑制细菌繁殖，保持水果、蔬菜原有的颜色，达到保鲜防腐的目的。④用于畜肉制品。茶多酚对肉类及其腌制品，如香肠、肉食罐头、腊肉等，具有良好的保质效果，尤其是对罐头类食品中耐热的芽孢菌等具有显著的抑制和杀灭作用，并有消除臭味、腥味，防止食物氧化变色的作用。在食用油中加入茶多酚，能阻止或延缓不饱和脂肪酸的自动氧化分解，从而防止油脂酸败，使油脂的贮藏期延长一倍以上。