Poznavanje hranilne vrednosti živil lahko ljudem pomaga pri pravilni prehrani. V primeru čaja je celotna hranilna vrednost čaja določena s količino vitaminov, hranil in mineralov, ki jih vsebuje. Različne sorte čaja imajo različno hranilno vsebnost, predvsem zaradi različnih metod, ki se uporabljajo za predelavo čajnih listov. Čaj, ki je bil najmanj predelan, zadrži večje število antioksidantov in je zato bolj hranljiv.
Od štirih glavnih vrst čaja sta zeleni in beli čaj najmanj predelana, medtem ko sta črni in oolong čaj zelo predelana. Zeleni čaj predelamo tako, da čajne liste posušimo na vročem zraku in jih nato poparimo, beli čaj pa je običajno podvržen samo pari. Črni čaj je zdrobljen, posušen na zraku in fermentiran, pri oolong čaju pa listi le delno fermentirajo. Ta predelava vpliva ne le na hranilno vrednost čaja, temveč tudi na njegov okus, pri čemer sta črni in oolong čaj polnega okusa, beli in zeleni čaji pa imajo bolj nežen, cvetlični okus.
Pri zelenih in belih sortah je hranilna vrednost čaja visoka. Zdi se, da ima pitje zelenega čaja pozitiven, zdravilni učinek na ljudi s sladkorno boleznijo in tiste, ki se zdravijo s kemoterapijo. Ugotovljeno je bilo tudi, da je zeleni čaj učinkovit pri čiščenju aken ter pri zniževanju visokega krvnega tlaka in holesterola. Znano je, da antioksidanti, prisotni v zelenem čaju, krepijo imunski sistem in so bili učinkoviti pri uničevanju rakavih celic in pri zaviranju rasti tumorjev.
Beli čaj, ki je najmanj predelan, je bogatejši s polifenolnimi antioksidanti. Imajo antibiotične lastnosti in še močnejšo nagnjenost k boju proti raku kot antioksidanti zelenega čaja. Druga prednost belega čaja je, da vsebuje fluoride, ki preprečujejo rast bakterij, ki povzročajo zobne obloge.
Medtem ko je hranilna vrednost čaja sorazmerno nižja pri črnem in oolong čaju, bi jih mnogi dietetiki priporočali namesto brezalkoholnih pijač. Kalorije v čaju so zanemarljive, zato je pitje čaja lahko bolj zdravo, zlasti za ljudi, ki poskušajo izgubiti ali nadzorovati svojo težo. Poleg tega se hranilna vrednost čaja poveča, če ga zaužijemo z mlekom, in lahko pivcu zagotovi prepotrebne minerale in vitamine. Glavni vitamini v čaju so vitamini B, C in E, med minerali v čaju pa so krom, mangan, selen in cink.