Tee sisältää runsaasti erilaisia vaikuttavia ainesosia, jotka toimivat aivoissa eri tavoin. Yksikään näistä ainesosista ei ole yksin vastuussa teen vaikutuksista, mutta toisiinsa yhdistettyinä ne luovat sen ainutlaatuisen kokonaisuuden, jota teenystävät ovat oppineet rakastamaan.
Teen sisältämän kofeiinin ja sen sukuisten ainesosien pääasiallinen vaikutustapa on niin sanottujen adenosiinireseptorien estäminen. Adenosiini aiheuttaa ihmisissä väsymyksen tunnetta, ja sitä estämällä kofeiini pystyy saamaan aikaan miedon tunteen piristymisestä.
Toinen teen pääasiallisista ainesosista, l-teaniini, sen sijaan rentouttaa mieltä ja kehoa. Se toimii vastapainona kofeiinille, sillä sen on osoitettu vähentävän jotain kofeiinin haittavaikutuksista. Teaniinin tarkasta vaikutustavasta ei ole yksimielisyyttä, mutta sen on osoitettu muun muassa aktivoivan gaba-a-reseptoreita. Muun muassa rauhoittavat lääkkeet toimivat gaba-reseptoreiden kautta.
Lisäksi teaniinin on osoitettu estävän niin sanottuja NMDA-, AMPA- ja kainaattireseptoreita. Näillä on monenlaisia vaikutuksia kehossa – NMDA-reseptorien on muun muassa osoitettu hidastavan riippuvaisuuksien syntymistä.
Yksi teen mielenkiintoisimmista vaikutuksista on teaniinin on kyky lisätä aivojen alfa-aaltojen osuutta. Alfa-aaltoja esiintyy silloin, kun mieli on rentoutuneessa ja virkeässä mielentilassa, esimerkiksi meditoitaessa. Itä-aasialaisissa kulttuureissa teen ja meditaation yhteyttä onkin korostettu vuosisatojen ajan,
Kofeiinin ja teaniinin lisäksi yksi teen tärkeimmistä ainesosista on nimeltään EGCG. Myös tämä ainesosa toimii aktivoimalla gaba-a-reseptoreita, mutta lisäksi se on vahva antioksidantti, joka suojaa aivoa vaurioitumiselta.
Lisäksi teellä on runsaasti vaikutuksia, joita ei ainakaan nykytietämyksellä voida laittaa tietyn ainesosan syyksi. Teen on esimerkiksi osoitettu vapauttavan dopamiinia, noradrenaliinia sekä serotoniinia aivoissa. Dopamiinia vapautuu silloin kun teemme jotain palkitsevaa ja sillä on myös piristäviä vaikutuksia, kuten noradrenaliinillakin. Serotoniini sen sijaan vaikuttaa mielialaan, muun muassa monet masennuslääkkeet toimivat säätelemällä serotoniinin toimintaa. Teen onkin osoitettu auttavan masennuksessa, joka voi olla serotoniinin ansiota.