茶的抗氧化效果与其清除自由基的作用密切相关。概括来说，抑制自由基产生、直接清除自由基、激活生物体自身的自由基清除体系，这是茶多酚发挥其抗氧化功能的3大机制。
人体中脂质过氧化过程已证明是人体衰老的机制之一，因此人们服用一些具有抗氧化作用的化合物，如维生素C和维生素E，以起到增强抵抗力、延缓衰老的作用。研究表明，茶叶中的儿茶素类化合物具有明显的抗氧化活性，而且活性强度超过维生素C和维生素E。据报道，20ppmEGCG的抗氧化活性，明显优于200ppm的维生素E和50ppm的人工合成抗氧化剂BHA（丁基羟基苯甲醚），且与维生素C和维生素E有增效作用，不同的茶叶的儿茶素类化合物的抗氧化活性，以具有较多数量取代羟基的脂型儿茶素较强，其活性次序按下列程序递减：EGCGEGC》ECG》EC。实验证明，用绿茶中的茶多酚或EGCG喂饲小白鼠后，发现可抑皮肤粒腺体中脂氧化酶的活性和脂质过氧化作用，同时肝脏和小肠中谷胱甘肽—S—转化酶的活性增强，从而起作抗氧化，也就是抗衰老的效应。茶可以明目的功效在中国的许多古医书中早有记载。人眼的晶体对维生素C的需要量比其他组织高，不少眼科专家认为，维生素C摄入量不足，易导致晶状体混浊而患白内障，因此多饮绿茶有助于保护眼睛。根据200例白内障患者的调查表明，无饮茶习惯者的白内障发病率比有饮茶习惯者高好几倍。由此可见，饮茶，尤其是多饮中国绿茶，对白内障有一定预防效果。夜盲症是农村中发生比较普通的眼科疾病，主要和缺乏维生素A有关。茶树鲜叶中虽未发现有游离的维生素A，但含有丰富的维生素A原——胡萝卜素，这种含量水平可以与胡萝卜和菠菜的含量相比拟。胡萝卜素被人体吸收后，在肝脏和小肠中可转变为维生素A，而维生素A可与赖氨酸作用形成视黄醛，增强视网膜的辨色力，因此多饮茶，尤其是中国绿茶，对夜盲症有一定预防效果。
生物机体由核酸、蛋白质、脂类等多种生物分子组成，这些成分易遭受自由基等因素的攻击而发生氧化、交联、聚合等反应，使其丧失正常功能，进而危及细胞功能和机体健康。大量实验证明，茶叶具有优异的抗氧化活性，这是使茶叶成为保健和治病良药的重要功能基础。OkayasuH等研究了各种红茶、绿茶及绿茶粉热水提取物的抗自由基效果，结果显示各种茶的提取物对超氧阴离子自由基、羟自由基、一氧化氮自由基均具有良好的清除效果。周才琼等研究了茶鲜叶、绿茶和茶多酚在体外模拟胃液pH条件下对N02-（亚硝酸根）的清除作用，结果显示很强的清除作用，其效果随处理时间延长而升高。
生物的衰老和死亡源于细胞的损伤和死亡。人体自然衰老与退行性疾病的发生过程，都伴随着细胞受氧自由基的氧化损害，造成组织器官和生物大分子的损伤。医学科学家研究认为，利用抗氧化剂预防或消除自由基所造成的氧化损伤，是预防和阻断癌症及心血管疾病发展的有效方法。茶多酚、茶色素等成分具有良好的抗氧化和清除自由基的功能，从而有效地保护生物细胞免受自由基的攻击和氧化损伤：而细胞寿命的延长，自然会延缓生物体的衰老速度。
目前已经证明，茶叶对抗衰老作用有贡献的成分是：茶多酚、茶多糖、茶氨酸和各种维生素等。
