凤凰单丛茶的咖啡碱含量为1.05%--5.33%，属于高咖啡碱茶，而茶叶中咖啡碱的含量一般在2.00%--4.00%，说明凤凰单丛中的咖啡碱含量相对其他茶叶略高.这可能与凤凰单丛茶的生长环境有关. 高品质凤凰单丛茶主要生长在海拔800-1 500m的高寒地带，山高日照短，云雾雨量多，有利于咖啡碱的合成.咖啡碱是茶叶中重要的滋味物质，味微苦，与茶黄素以氢键缔合形成的复合物具有鲜爽味，这对凤凰单丛茶的品质有重要作用.适量的咖啡碱使滋味鲜爽，而过量则使茶汤带苦味。
凤凰单丛茶的氨基酸含量普遍较低为1.15%--2.96%，这可能与凤凰单丛品种本身的氨基酸含量低和原料成熟度有关，同时氨基酸在加工过程中经过降解与转化，成品茶中的含量就更低了.茶叶氨基酸的组成、含量以及降解产物和转化产物直接影响茶叶品质，主要是影响茶叶的香气和滋味.氨基酸含量超过2.00%的滋味在鲜爽度和回甘度方面较好.凤凰单丛具有明显的“品种香”， 凤凰单丛茶可以分为很多种香味类型，“品种香” 跟氨基酸的含量有关. 也受其它因素的影响。
茶多酚含量为（22.64%--39.12%），平均含量约29.37%，凤凰单丛茶的茶多酚含量较高.茶多酚对茶叶的香、味都有很大的影响，凤凰单丛茶的橙黄汤色与茶多酚的初级氧化产物有关.茶多酚的氧化物与氨基酸结合后能形成具有芳香的物质，茶多酚在加工过程中发生一系列水解、异构、氧化、聚合等反应，使茶汤滋味变得浓强或醇和.因此高茶多酚含量对凤凰单丛的品质形成有利。凤凰单丛茶酚氨比为（7.65--30.52），茶叶品质化学表明，若酚氨比高，茶多酚和氨基酸二者含量也高，则味浓而涩;若二者含量低，比值高，则味淡涩;若酚氨比低，二者含量高，则味浓而鲜爽，若二者含量低，酚氨比也低，则味淡而鲜.凤凰单丛氨基酸含量较低，多酚类含量较高，酚氨比较高，因此形成了凤凰单丛茶滋味较浓的品质特征。但由于各品种在氨基酸和茶多酚含量上存在差异以及两者的比值不同，形成了各个不同凤凰单丛茶在滋味上的差异。
凤凰单丛茶黄酮类含量 （0.83%--1.40%），黄酮类物质一般呈黄、黄绿至绿色，多数能溶于水，对茶汤的汤色和滋味有一定影响。水浸出物含量高则味浓，反之则淡。凤凰单丛茶的水浸出物含量都较高，（35.56%49.41 %），凤凰单丛茶水浸出物含量大于40%，说明凤凰单丛内含物相当丰富，也为凤凰单丛茶滋味的浓醇和耐冲泡奠定了物质基础。
凤凰单丛茶的儿茶素含量都较高，最高为乌岽桂花（8.906%--19.573 %），凤凰单丛茶的儿茶素含量大部分大于10%.前人研究表明，乌龙茶中酯型儿茶素与其内质呈正相关，凤凰单丛茶酯型儿茶素百分含量大部分大于15%说明凤凰单丛中的酯型儿茶素含量较高，对其品质有利。
