La théine est une molécule de la famille des alcaloïdes qui représente jusqu'à 3 % du poids sec de la feuille du théier. Elle est hydrophile, c'est à dire qu'elle passe vite dans l'eau.

En 1838 on s'est rendu compte que la théine est exactement la même molécule que le caféine, découverte en 1819 par le chimiste allemand Runge.