茶叶在存放中陈化变质的原因很多，归纳起来，有内因、外因两个方面。内因是变化的根据，外因是变化的条件。茶叶具有后熟的特点，即贮藏过程中茶叶的许多化学成分发生氧化作用，导致茶叶陈化和劣变。影响品质的化学成分主要是叶绿素、茶多酚、维生素、胡萝卜素、氨基酸以及多种香气成分等。
1．茶多酚的氧化和聚变
茶多酚与茶叶滋味、汤色的关系最为密切，它的含量多少决定着茶汤的滋味浓度。茶多酚本身无色，但在红茶加工过程中被氧化、聚合形成茶黄素与茶红素，进而成为褐色素（高聚合物），使红茶汤色加深变暗。在绿茶中，茶多酚的保留量较多，同样在贮藏过程中易发生氧化，生成醌类化合物，导致色泽变褐。同时这些物质还能与氨基酸类物质进一步反应，促使滋味劣变。
2． 维生素 C减少
维生素C是茶叶具有营养价值的重要成分，其含量多少与茶叶品质关系密切。维生素C也是一种易被氧化的物质，越是高级的绿茶，含量越高，也越难以保存。维生素C被氧化后生成脱氧维生素C，它与氨基酸相互作用，生成氨基羰基，既降低了茶叶营养价值，又使颜色变褐，同时滋味也失去了鲜爽味。如果绿茶中维生素C保留量达80％以上，绿茶品质不会发生变化；一旦下降到60％以下，品质就明显变劣。
3.类脂物质的水解与胡萝卜素的氧化
茶叶中约含有8％的脂肪类物质，在贮藏过程中同样会被氧化、水解而成游离脂肪酸、醛类或酮类，进而出现酸臭味。已有研究证明，随着茶叶中的游离脂肪酸含量增加，不仅茶叶香味显陈，而且汤色也会加深，导致商品价值降低。
茶叶中还有一定含量的类胡萝卜素，这是一类黄色素，成分复杂，是光合作用的辅助成分，具有吸收光能的性质，所以易被氧化。氧化后的产物，成类似胡萝卜贮藏后产生的气味，使茶汤质变。
4．叶绿素的变化
叶绿素是形成绿茶色泽的重要成分。叶绿素在嫩芽叶中含量较高。它由呈蓝绿色的叶绿素a和呈黄绿色的叶绿素b两大部分组成。在茶叶中两者比例和保留量决定了成品茶的色泽。然而，它又是一种很不稳定的物质，在光和热的条件下（尤其是紫外线的照射下），易分解，失绿而变褐，形成脱镁叶绿素。一般情况下，脱镁叶绿素含量占70％时，茶叶色泽出现显著褐变。
5．香气成分的变化
茶叶中的芳香物质是指挥发性的香气成分。茶叶存放时间长，茶叶香气会日渐减低，陈味日渐突出，尤其是新茶特有的清香会荡然无存。现代科学研究认为，构成绿茶新茶香气特征的主要成分是正壬醛、顺－3－己酸乙烯酯、吲跺和一些目前尚未知成分。红茶主要香气成分是顺一茉莉酮、β紫罗酮、水杨酸甲酯、苯乙醛等。乌龙茶主要香气成分是橙花叔醇、α-法呢烯、吲哚和顺－3－己酸乙烯酯。这些成分在茶叶贮存过程中，随时间延长而明显减少。与此同时，在贮存期间也产生一些新的化合物，经感官审评有明显陈味成分，主要是：l－戊烯－3－醇－、顺－2－成烯酸、反－2．顺－4－庚二烯醛和丙醛。除此以外，贮存过程中β-紫罗酮、5，6- 环氧-β-紫罗酮和二氢海葵内酯等胡萝卜素转化衍生而成的成分，也有不同程度的增加。
6．氨基酸的变化 茶树中氨基酸多集中于嫩梢中，老叶含量较低，因此级别愈高的茶叶，氨基酸含量也就愈多。茶叶在存放期间，氨基酸会与茶多酚类自动氧化的产物结合生成暗色的聚合物，致使茶叶既失去收敛性，也丧失新茶特有的鲜爽度，变得淡而无回味。红茶贮存中，氨基酸与茶黄素、茶红素作用形成深暗色的高聚合物。同时氨基酸在一定的温度条件下还会氧化、降解和转化，因此贮存时间越长，氨基酸含量下降得越多，茶叶也逐渐失去了新鲜感。
