福鼎白茶多以福鼎大毫茶作為鮮葉原料，《中國茶樹品種志》載：福鼎大毫茶，春茶一芽二葉干樣約含氨基酸3.5%、茶多酚25.7%、兒茶素總量18.4%、咖啡堿4.3%。
劉仲華教授分析了白毫銀針、白牡丹中兒茶素、生物堿、氨基酸、有機酸、茶多酚、礦質元素成分，得出以下結論：
1、兒茶素總量不高，但EGCG、ECG、GCG等酯型兒茶素的比例高，表現為酯型兒茶素/兒茶素總量的比值＞0.9。長時間的鮮葉萎凋失水導致EGCG大量異構化形成GCG，因此GCG的絕對含量和相對比例均較高。具有比其他茶類更高的嘌呤堿，尤其是咖啡堿和可可堿含量。
陳年白茶在貯藏過程中，兒茶素總量、酯型兒茶素含量及比例均會大幅下降，由此造就了陳年白茶更加醇和回甘的口感。福鼎白茶由于獨特的萎凋工藝，使得酯型兒茶素水解，積累了比紅綠茶更高的沒食子酸，陳年白茶隨著年份的延長，沒食子酸的積累量增多，這些生化特征是其品質風味及多種保健的重要物質基礎。
2、福鼎白茶具有相對較高的氨基酸總量和L-茶氨酸含量，比綠茶平均水平高20%以上。
3、福鼎白茶的有機酸主要是草酸、酒石酸、檸檬酸和沒食子酸，與同等嫩度的綠茶相比，福鼎白茶比綠茶有更高的有機酸水平，有效地平衡了其高嘌呤類生物堿的堿性，造就了福鼎白茶合適的茶湯的PH值，為期舒適的口感與調理胃腸道微生物菌落分布奠定了重要的物質基礎。
4、福鼎白茶的礦質元素分析結果表明，由于獨特的土壤條件、地理環境、品質資源和栽培技術，具有高鋅、富硒、高錳、高鎂、低鐵、低鋁、低氟、低鉛的元素分布特征，這不僅展現了福鼎白茶的高安全性，而且為其抗氧化、抗衰老、抗輻射、抗癌等保健功能奠定了元素基礎。
此外，劉仲華教授還對福鼎白茶中茶多酚總量、氨基酸總量、水浸出物進行分析，福鼎白茶具有較豐富的水浸出物、相對較低的多酚含量和較高的氨基酸含量造就了較低的酚氨比值，這是福鼎白茶滋味淡雅清醇、經久耐泡的主要原因。
浙江大學茶葉研究所龔淑英教授分享了《品種與工藝對白質及功能性成分影響》的研究報告，對福鼎白茶功能性成分及其作用總結如下：
兒茶素類
具有抗氧化、抗菌、增強免疫力的作用。表現為能夠清除自由基，增加抗氧化酶的活性，同時具有廣譜抑菌作用，能增加生物體內白細胞數量（白細胞是體內的免疫細胞）。
黃酮類
具有抗氧化性，能夠改善血液循環，有益于抵抗心腦血管疾病，同時能降低血糖、膽固醇。
氨基酸
茶氨酸具有鎮靜、降血壓、提高記憶力、保護神經細胞、增強抗腫瘤藥物效果、抑制肝癌細胞浸潤等功能。白茶中的γ-氨基丁酸居六大茶類之首，具有鎮靜、降血壓、提高腦活力、促進乙醇代謝等作用。
咖啡堿
具有舒張血管，促進血液循環，預防高血壓、頭痛、心肌梗塞等藥理和生理作用。
礦物質
白茶中礦物質以鉀鹽、磷酸鹽為主，其次為鈣、鎂、錳等。礦物質對增強骨質、促進血紅蛋白生成、促進生長發育、增強人抵抗力均有重要作用。其中氟在白茶中含量遠高于其他植物，對防治老年骨質疏松有顯著效果。
茶色素
白茶中的茶黃素占0.25%~0.5%、茶紅素占3%~5%，這些比例不同于紅茶或綠茶。茶色素除具有抗氧化，降低血壓、血脂，抗菌抗病毒外，還能顯著抑制癌細胞的生長速率。
茶多糖
具有降血糖、降血脂、增加冠狀動脈流量、減慢心率、抗炎、抗凝血、抗血栓、抗輻射等藥理作用，增強機體自我保護能力。
維生素
白茶中的水溶性維生素主要有維生素B和維生素C。維生素能抗腳氣、輔助DNA修復、防止突變等功效；維生素C具有防止壞血病、抗氧化、預防癌癥等功效。
2001年，湖南農業大學楊偉麗等發表論文《加工工藝對不同茶類主要生化成分的影響》，得出以下結論：
鮮葉中可溶性碳水化合物含量為11.78%，白茶的含量為12.50%，比鮮葉中含量更高。氨基酸鮮葉為1.592%，白茶為3.155%，其它茶類中最高為綠茶，含量僅為1.47%。黃酮含量白茶為2.205%，其它茶類最高者紅茶僅為0.155%。咖啡堿含量白茶為3.86%，其它茶類最高者綠茶為3.38%。
楊麗偉教授指出，最重要的原因是由于白茶加工中適度地激發、利用了內源酶的活性，有利于氨基酸、可溶性碳水化合物的形成、積累。
