Les feuilles de thé fraîchement cueillies sont fermentées et séchées. Le processus de fermentation confère au thé sa couleur typique, d'un brun doré à foncé, sa saveur relevée et son arrière-goût puissant. Le thé noir contient moins d'antioxydants et plus de théine que le thé vert et blanc.
La quantité de polyphénols dans une tasse dépend de la durée d'infusion des feuilles de thé. Les 2 à 3 premières minutes libèrent surtout la théine, les arômes et les saveurs dans l'eau. Ce n'est qu'après que les polyphénols arrivent. Si on laisse le thé infuser plus de 6 minutes, une certaine amertume peut se manifester.