茶樹對氮、磷、鉀的消耗量最大，而土壤中常供應不足，需要靠施肥料來補充。所以，這三者被稱為肥料“三要素”。
氮素在茶樹生理上占有重要地位。它是細胞原生質中蛋白質的主要成分，又是茶葉葉綠素、茶素等組成元素。增施氮肥，可以促進新梢迅速生長，葉面積也增大，葉綠素增多，細胞壁變薄，鮮葉持嫩性強，并且花蕾減少，茶樹開花期延遲，茶子結實率降低，顯示營養生長優于生殖生長。如果缺氮，葉色開始變淡；失去光澤，葉片變小、變粗、變硬，隨后停止生長，頂端形成駐芽。嚴重缺氮時，樹勢顯著減弱，葉片細小而黃，光合作用效率減弱，直接影響鮮葉產量。所以說，氮是茶樹生命活動的重要元素之一。
磷素是構成磷脂重要物質的組成部分，而磷脂是原生質和細胞核的組成成分之一。并且磷在茶樹體內代謝過程和能量傳遞中起著一定的作用。它對葉綠素的形成，蛋白質、淀粉的合成等，都有密切的關系；對于嫩梢的形成，根系的擴大也起著重要作用，并有助于增強茶樹抗旱、抗寒性以及生殖生長。如果茶樹缺磷，則體內引起代謝失常，蛋白質的合成受到抑制，影響葉面積的擴大和新梢生長發育，從而鮮葉產量、品質下降。嚴重時，植株生長差，老葉由呈暗綠到變黃脫落，根系帶黑褐色，生長也差。
鉀素常在生長迅速和蛋白質大量合成部分含量最多，表明鉀在茶樹體內代謝過程中有重要的作用。它能促使碳水化合物的轉運和貯存，促進光合產物向幼嫩的生長器官運輸，加快同化物質運轉速度，提高光合產物的利用率。它能調節茶樹吸水與蒸騰，提高抗旱、抗寒能力。此外，鉀還有促使創傷愈合的作用和提高抗病的能力。當茶樹缺鉀時，植株枝條細弱、稀疏，葉片常提早脫落，邊緣壞死，并且容易感染病蟲害，還不耐干旱。
肥料三要素對茶葉產量有密切的關系。從茶葉的分析看，氮的含量最高，一般為4. 5%左右，含磷量為0.8%-1. 2%，含鉀量(k20)為2.0%-2. 5%。多年茶樹栽培實踐證明，氮肥對茶葉有明顯的增產效果，氮、磷、鉀配合施用比單施氮肥效果更好。
