茶氨酸同其它氨基酸一样在小肠被吸收，小肠壁上已确定出三种转运氨基酸特殊载体系统，它们分别转运中性、酸性和碱性氨基酸。有实验表明茶氨酸对同一类氨基酸，如蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸产生拮抗，因此推论茶氨酸可能是通过蛋氨酸载体转运系统在内被吸收的。但Kitaoka等研究表明，茶氨酸在吸收可能是与谷氨酸共用一个由Na偶联的协同转运蛋白，茶氨酸亲和力比谷氨酸要低。Unno等研究发现在给予茶氨酸后，在尿中可检测到完整茶氨酸、谷氨酸和乙胺，且这些化合物多少与茶氨酸投予量有关。这说明茶氨酸吸收进入人体内后酶促水解为谷氨酸和乙胺，其代谢部位可能是肾脏。Terashima等以鼠为对象研究茶氨酸在体内代谢动力学变化情况，研究发现，鼠经口灌胃茶氨酸后1小时，血清、肝、脑中茶氨酸浓度增加，此后随着时间延长，血清和肝中茶氨酸浓度逐渐减少，而脑中茶氨酸浓度则在5小时后达到峰，在24小时后茶氨酸在这些组织中完全消失。