Çay bitkisinin botanikte kabul edilen adı Camellia sinensis (L) O. Kuntze'dir. Morfolojik farklılık gösteren 3 tipi bulunmaktadır. Bunlar:
a) Çin Çayı (Camellia sinensis),
b) Assam çayı (Camellia assemica),
c) Kambodia Çayıdır (Camellia cambodia).
Uzun ömürlü olan çay bitkisinin, kültüre alındığında 100 yıl yaşadığı bilinmektedir.Çay bitkisinin anavatanı üzerinde birbirinden farklı yazı ve söylentiler bulunmaktadır. Kimilerine göre çayın anavatanı Çin’in Güneybatı Bölgeleri, kimilerine göre de Hindistan’ın Kuzeybatı bölgeleridir. Ancak çayın çok eski bir kültür tarihine sahip olduğu hususunda görüş birliği bulunmaktadır. Yeterli düzeyde sıcaklık ve nemin bulunduğu yerlerde yıl boyu sürgün oluşumu sürer.
Yeterli düzeyde sıcaklık ve nemin bulunmadığı yerlerde, soğuk mevsimlerde, sürgün oluşumu duraklar, yaprak ve tomurcuklarda gelişme olmaz. Sürgün döneminde yağmurun bol ve sıcaklığın yeterli olması gerekir, aksi taktirde bitki beklenen sürgünü veremez, gelişme önemli ölçüde geriler ve dolayısı ile ürün miktarı önemli ölçüde azalır.
Çay bitkisinde güçlü bir ana kök (kazık kök) ile çoğunlukla 2-3 sıralı yan kökler vardır. Genel olarak gelişmenin üçüncü yılından başlayarak saçak kökler oluşmaya başlar. Ana kök oldukça derinlere gider ancak, saçak kökler toprağın yüzeyine çok yakın bulunur.
Çay bitkisinin gövdesi esmer ya da koyu esmer renktedir. Dallanma özelliği yüksektir. Gövde ve dallar üzerinde çok sayıda belirsiz tomurcuk gözleri bulunur. Bu durum ürün miktarı ile yakından ilgilidir. İlk sürgünler yeşildir. Odunlaşmanın başlaması ile, alttan başlayarak yıllık sürgünler kahverengini alır.
Çay bitkisinde yaprak genel olarak geniş elips şeklindedir. Yaprak kenarları dişlidir. Tiplere göre değişiklik göstermek üzere yaprak rengi mat ya da parlaktır. Tomurcukta ve körpe yaprakların alt kısmında azda olsa tüy bulunur.
Çay bitkisinin çiçeği beyaz renklidir. Erkek ve dişi organları bir arada bulunur. Genel olarak yabancı döllenme olur. Tomurcuklar sabahları erken açar ve iki gün sonra taç yaprakları dökülür. Çay bitkisinin çiçek açma zamanı çeşidine ve gelişme ortamına göre değişir. Rize bölgesinde genellikle Ağustos ayında çiçek açar, Aralık ayının sonunda çiçeklenme sona erer. Sıcak iklime sahip ülkelerde yılın hemen hemen her ayında bitki üzerinde çiçek vardır.