福鼎大毫茶是福鼎白茶中鲜叶的主要原料。《中国茶树品种志》中，福鼎大毫茶含氨基酸约3.5%，茶多酚25.7%，儿茶素18.4%，咖啡因4.3%。
刘中华教授对白毫银针和白牡丹的儿茶素、生物碱、氨基酸、有机酸、茶多酚和矿质元素进行了分析，得出以下结论：
1.儿茶素总量不高，但酯型儿茶素如EGCG、心电图和GCG的比例较高，表明酯型儿茶素对总儿茶素的比例> 0.9。鲜叶长期萎凋脱水导致EGCG大量异构化形成GCG，所以GCG的绝对含量和相对比例都很高。它比其他茶有更高的嘌呤碱，尤其是咖啡因和可可碱含量。
陈年白茶在贮藏过程中，儿茶素总量、酯型儿茶素的含量和比例都会大大降低，使陈年白茶更加醇厚甘甜。福鼎白茶由于独特的萎凋工艺，水解酯型儿茶素，积累的没食子酸比红绿茶高。陈年白茶中没食子酸的积累随着年份的延长而增加。这些生化特性是其品质、风味和各种保健的重要物质基础。
2.福鼎白茶总氨基酸和L-茶氨酸含量相对较高，比绿茶平均水平高出20%以上。
3.福鼎白茶的有机酸主要是草酸、酒石酸、柠檬酸和没食子酸。与同等嫩度的绿茶相比，福鼎白茶的有机酸水平高于绿茶，有效平衡了其高嘌呤生物碱的碱度，为福鼎白茶创造了适宜的PH值，为口感舒适、调节胃肠道微生物菌落分布奠定了重要的物质基础。
4.矿物元素分析结果表明，福鼎白茶因其独特的土壤条件、地理环境、品质资源和栽培技术，具有高锌、富硒、高锰、高镁、低铁、低铝、低氟、低铅的分布特点，不仅显示了福鼎白茶的高安全性，而且为其抗氧化、抗衰老、抗辐射、抗癌等保健功能奠定了元素基础。
此外，刘中华教授还分析了福鼎白茶中茶多酚总量、氨基酸总量和水浸出物。福鼎白茶水浸出物丰富，多酚含量相对较低，氨基酸含量较高，导致酚氨比低，这是福鼎白茶口感优雅醇厚、耐泡性持久的主要原因。
浙江大学茶叶研究所龚淑英教授分享了《品种与工艺对白茶品质及功能性成分影响》的研究报告，对福鼎白茶的功能成分和作用总结如下：
儿茶素类
具有抗氧化、抗菌和增强免疫力的作用。能清除自由基，增加抗氧化酶的活性，具有广谱抗菌作用，能增加生物体中的白细胞数量(白细胞是体内的免疫细胞)。
黄酮类
具有抗氧化活性，能改善血液循环，有利于抗心脑血管疾病，同时能降低血糖和胆固醇。
氨基酸
茶氨酸具有镇静、降血压、改善记忆、保护神经细胞、增强抗肿瘤药物作用、抑制肝癌细胞浸润的作用。白茶中的-氨基丁酸在六大茶中排名第一，具有镇静、降血压、提高脑活力、促进乙醇代谢的作用。
咖啡碱
具有舒张血管、促进血液循环、预防高血压、头痛和心肌梗塞的药理和生理作用。
矿物质
白茶中的矿物质主要是钾盐和磷酸盐，其次是钙、镁和锰。矿物质在壮骨、促进血红蛋白生成、促进生长发育、增强人体抵抗力等方面发挥着重要作用。其中白茶中的氟含量远高于其他植物，对防治老年人骨质疏松症有显著效果。
茶色素
白茶含有0.25%~0.5%的茶黄素和3%~5%的茶红素，与红茶或绿茶不同。茶色素不仅具有抗氧化、降血压、降血脂、抗菌作用
白茶中的水溶性维生素主要包括维生素B和维生素c，维生素可以抗脚气，辅助DNA修复，防止突变；维生素C具有预防坏血病、抗氧化、防癌的作用。
2001年，湖南农业大学的杨威利发表论文《加工工艺对不同茶类主要生化成分的影响》，并得出以下结论：
鲜叶中可溶性碳水化合物含量为11.78%，白茶中可溶性碳水化合物含量为12.50%，高于鲜叶。鲜叶氨基酸含量为1.592%，白茶为3.155%，绿茶含量最高，仅为1.47%。白茶中的黄酮含量为2.205%，红茶中的黄酮含量仅为0.155%。白茶中咖啡因含量为3.86%，绿茶中咖啡因含量为3.38%。
杨利伟教授指出，最重要的原因是白茶加工过程中内源酶活性受到适度刺激和利用，有利于氨基酸和可溶性碳水化合物的形成和积累。