Дејство чаја је јаче уколико чај има више кофеина. Чај својим кофеином (раније се кофеин називао теином, а касније се испоставило да је реч о једном истом алкалоиду у кафи и чају) дражи кору великог мозга, због чега особа лакше схвата и брже повезује мисли.
Тиме се објашњава и повећање концентрације, бољег памћења и разумевања и уопште, интелектуални рад је лакши и успешнији.
Чај сузбија и смањује замор и сањивост, особито ако је замор настао од интензивног умног напрезања.
Чај помаже, бодри и крепи, јавља се бољи рад мишића и рефлекси су бржи и потпунији.
Код нас је обичај да се после узимања већих количина алкохолних пића пије јака кафа, а други народи пију јак чај, јер кофеин делује супротно алкохолу, тј. док алкохол делује депресивно на централни нервни систем, кофеин га надражује.
Чај кофеином побољшава дисање, јер дражи респираторни центар, повећава вентилацију плућа, па се лакше дише и пријатније осећа. Надражује и центар за крвоток, услед чега је срчани рад правилнији, јачи и бољи. Срчани мишић се боље исхрањује и тако јача, услед чега се и рад срца побољшава.
Због огромне количине танина (најбоље сорте чаја имају више од 30%) и других, сродних полифенолских једињења чај делује и као типична танинска лековита биљка против пролива, упале слузнице и коже, опекотина, за јачање организма итд.
Чај је важан противотров у случају тровања алкалоидима и тешким металима (танин их везује у нерастворљива једињења која се нешкодљиво одстрањују природним путем из организма).
Чај је добар тоник, стомахик, стимулатор и слаб диуретик.