Najpoznatija i najraširenija vrsta čaja je crni čaj. Nakon branja, listići se rašire u tankom sloju i puste da venu 12 do 18 sati. Tako omekšani listići zarolaju se, prilikom čega membrane lisnih stanica pucaju, a sokovi i eterična ulja izlaze iz njih. U procesu fermentacije, pod utjecajem enzima, listići gube prvotnu trpkost i razvijaju karakterističnu boju i aromu. U trenutku kad su aroma i okus čaja potpuno razvijeni, daljnja fermentacija se prekida prženjem listića u velikim pećima. Time se fermentirani sokovi puni arome sasuše na površini listića i ostaju tamo sve dok ih ne uronimo u šalicu vrele vode. Na kraju procesa, odvajaju se cijeli listići od pokidanih i od prašine, te se čaj sortira prema kvaliteti. Kada se pripremi, on djeluje tamno, ponekad crvenkasto.

Istraživanje je pokazalo da osobe koje piju crni čaj imaju 50% manji rizik od koronarnih srčanih bolesti. Japanski znanstvenici vjeruju da pijenje crnog čaja bogatog antioksidansima i flavonoidima povećava rastezljivost krvnih žila, što dovodi do boljeg protoka krvi. Brojna istraživanja ukazala su na pozitivne učinke konzumacije crnog čaja, kao što su snižavanje razine kolesterola, smanjivanje rizika pojave krvnih ugrušaka i popravljanje funkcije krvnih žila.