類黃酮是植物的第二大代謝物，茶中的類黃酮主要為黃烷醇和黃酮醇。茶葉中主要的黃酮醇是櫟皮黃酮、楊梅黃酮和山奈素，它們占茶的水溶性提取物的2——3%，黃酮醇主要以糖苷的形式存在，不同的茶所含的黃酮醇的量也不一樣。茶類黃酮具有抗氧化和抗腫瘤功能。癌癥、心臟病、多種硬化和自身免疫疾病的發生的原因，是由于環境中產生的自由基可以觸發連鎖反應從而導致對敏感的生物結構如dna或細胞膜的氧化傷害。
已有事實證明茶中的類黃酮混合物具有非常強的抗氧化和清除自由基的功能，其保護細胞避免自由基殺害的活性大大高于維生素c和e。從動物實驗的結果來看，茶類黃酮可以抑制冠心病和腫瘤發生，它們可以抑制癌癥的引發、促進和轉移。茶類黃酮可以減少血小板過度聚集，可防范腦血栓，常飲綠茶者發生腦中風的風險比不飲茶者低73％。因此，喝茶有助于減少癌癥和心臟病的發生。
在日本，喜歡喝綠茶的區域，如胃癌、肺癌和肝癌的死亡率低于不喝綠茶的區域的死亡率。櫟皮黃酮、楊梅黃酮和山奈素也可以抑制大鼠和小鼠致癌物誘導的腫瘤，前兩者對于保護細胞免于超氧化和氧化有作用。