Les tanins du thé sont des substances comparables aux tanins que l'on trouve dans le vin et dont les propriétés sont très proches. Certaines qualités du thé, comme sa couleur, son corps ou sa puissance, dépendent directement de ces dérivés polyphénols et des transformations qu'ils ont pu subir. On reconnaît aisément un thé riche en tanins à l'astringence de sa liqueur, qui devient parfois de l'amertume lorsque le thé est trop infusé : les tanins se libèrent lentement mais de façon croissante, ainsi une infusion trop longue augmente considérablement leur concentration et donne au thé son amertume.

L'astringence joue un rôle sur le resserrement du tissu cellulaire. En usage externe, le thé peut être utilisé dans un bain pour resserrer les pores de la peau, ou en dernière eau de rinçage sur les cheveux qu'il rendra lisses et brillants. Les principaux dérivés polyphénols du thé sont les catéchols - dits aussi catéchines - et les flavonoïdes. Leur action sur l'organisme humain a été essentiellement mise en évidence à travers des recherches sur le thé vert. Ceci s'explique par le fait que la majorité des études scientifiques dans ce domaine ont été menées au Japon, pays qui produit exclusivement du thé vert. Cependant, depuis quelques années, ce type d'étude est étendu aux autres familles de thés : thés noirs, Wu Long, thés sombres. Si les tanins sont présents dans les différents types de thé, la fermentation, en revanche, les transforme et les effets des polyphénols des thés non verts ne sont pas encore bien connus par les chercheurs.

La recherche scientifique a démontré une action des polyphénols du thé vert sur le mauvais cholestérol. Ainsi une consommation quotidienne de 5 tasses de thé par jour entraîne au bout de quelques mois une baisse du LDL-cholestérol, le mauvais, par opposition au HDL-cholestérol. D'autres études ont approfondi cet aspect en mettant en évidence l'action du thé vert dans la prévention des maladies cardio-vasculaires, notamment l'athérosclérose, maladie artérielle associant une sclérose des artères à la présence de plaques graisseuses. De nombreuses études scientifiques se sont penchées sur la corrélation entre la consommation de thé vert et la santé cardiovasculaire, et laissent penser que le thé vert et les extraits de thé vert riches en l'épigallocatéchine gallate « EGCG » sont associés à une diminution de certains facteurs de risque des maladies cardiovasculaires. Si les recherches se poursuivent, il existe des preuves solides selon lesquelles les catéchines du thé vert (en particulier l’EGCG) pourraient, grâce à leur intense activité antioxydante, jouer un rôle essentiel dans la santé cardiovasculaire.

Une action digestive des polyphénols a été démontrée : boire du thé vert limite l'absorption des graisses au cours de la digestion. Ainsi, une tasse de thé prise en fin de repas, environ 40 minutes après, facilitera la digestion en activant l'élimination des matières grasses. L’extrait de thé vert et l'épigallocatéchine gallate « l’EGCG » principal polyphénol du thé vert joue un rôle important dans la perte de poids : ils réduisent la masse grasse en accélérant le métabolisme et en stimulant l’oxydation des graisses.

Ces composants, appelés catéchines ou polyphénols, sont à l’origine des effets bénéfiques attribués au thé vert. Des études scientifiques prouvent que les extraits de thé vert riches en EGCG favorisent l’oxydation des graisses et contribuent à la réduction de la masse graisseuse.

Présents en quantités importantes dans les fruits, les légumes, le vin rouge et le thé vert, les polyphénols joueraient un rôle essentiel dans la lutte contre les radicaux libres, responsables du vieillissement cellulaire. Les radicaux libres sont des composés hautement réactifs qui endommagent les cellules. Ils sont produits par le corps ou issus de l’environnement (exposition au soleil, pollution, fumée de cigarette, alcool et graisses insaturées). Le thé vert contient des concentrations élevées d'EGCG. De nombreuses études ont mis en avant des effets spécifiques de l'EGCG ou extraits de thé vert sur la physiologie de la peau. L'EGCG est un antioxydant qui piège les radicaux libres, a une action anti-inflammatoire et contribue à la régénération de la peau. En outre, l'EGCG inhibe les enzymes qui détruisent le collagène de la peau. D'autres études suggèrent un rôle important de l'EGCG dans l'hydratation de la peau et la prévention du photo-vieillissement induit par le rayonnement UV-B. De nouveaux résultats montrent que l'EGCG contribue à l'intégrité de la peau en réduisant les dommages causés par les rayons UV, en favorisant la prolifération et la différenciation des cellules de la peau normale et la diminution des cellules aberrantes.

L'épigallocatéchine gallate - fait l'objet de recherches scientifiques très approfondies pour lutter contre le développement des cellules tumorales. Ce polyphénol inhiberait l'activité d'une enzyme, l'urokinase, responsable de la multiplication anarchique des cellules tumorales.

A l'heure actuelle, ces recherches sont faites chez l'animal et les mêmes résultats restent à démontrer chez l'homme pour pouvoir établir un lien entre consommation de thé et prévention de certains cancers. Par ailleurs, ces recherches ne se font, en aucun cas, dans un cadre thérapeutique mais uniquement en termes de régime alimentaire préventif.