Ce sont les polyphénols principaux du thé vert. Le thé vert présente une concentration en catéchines très nettement supérieure à celle d'autres aliments comme les pommes, le raisin et leurs boissons dérivées. La faible fermentation de ce type de thé, contrairement au thé noir, lui permet de garder une grande partie de ses catéchines intactes. Dans le cas du thé noir, les catéchines se transforment par polymérisation en théarubigines et théaflavines. Thé vert = 70% catéchines, 20% flavonoïdes polymériques, 10% flavonols. Thé noir = 70% théarubigine, 12% théaflavine, 10% flavonols, 8% catéchines. La catéchine la plus abondante dans le thé est l'épigallocatéchine gallate (EGCG). Les thés verts n'ont pas tous la même teneur en EGCG : les thés verts japonais par exemple en contiennent plus que les thés verts chinois. Les catéchines jouent un rôle anticancer, et sont de puissants anti-oxydants qui aident à prévenir les maladies inflammatoires et coronariennes.