茶葉具有直接殺滅和抑制有害微生物的作用。據國內外科學家的大量實驗結果，茶葉中的兒茶素類化合物和茶黃素類化合物對許多腸道有害細菌都有很强的抑制作用。陳宗懋等總結了國內外大量茶葉抑制腸道有害微生物生長和防治的實驗結果，總結出綠茶中的兒茶素類化合物及紅茶中的茶黃素類化合物對腸道中有害微生物的最小發育封锁濃度（MIC）大多為400～500微克／克，也有部分大於1000微克／克。如果每天飲茶3～5克，就會有200～350毫克的ECC和EGCG進入體內，雖然在進入腸道前有部分會被分解，但至少會有100毫克茶多酚的ECC和EGCG進入腸道，這個劑量遠高於上述MIC濃度，所以茶葉中的有效成分具有中和有害細菌所產生的毒素的作用。
茶葉對腸道中有益微生物的生長和繁殖具有促進作用。在有益細菌中，雙歧桿菌是最主要的一類細菌。茶葉中的有效成分對雙歧桿菌有促進生長和繁殖的功效。日本曾對8名（男女各4名，年齡為22～48歲）健康志願者進行實驗，實驗期間，每天服用1.2克茶多酚，連續28天，在實驗前和實驗進行中以及實驗結束後連續取糞便進行分析，結果表明，服用茶多酚後，有害細菌數量有明顯下降，有益細菌數量有所上升。糞便pH值明顯下降，這就增强了腸道的蠕動，抑制了肉毒杆菌等有害細菌的生長發育。腸道內醋酸、丙酸、丁酸等揮發性短鏈脂肪酸含量有明顯增加，這也反映了腸道內乳酸菌等有益微生物的數量在新增。另外，腸道中吲哚、乙酚、甲基吲哚、對甲酚和氨等有害細菌的代謝產物有明顯減少，同時發現實驗人群的排便也較對照組人群正常。囙此，茶葉中有效成分可以明顯改善腸道微生物的結構，增强腸道的免疫功能。
各種實驗還表明，茶對致齲細菌、肉毒芽孢杆菌、腸炎杆菌、金黃色葡萄球菌、莢膜杆菌、蠟樣芽孢杆菌、志賀氏細菌、愛滋病毒等也有顯著的抑制作用。