Najbolj znana in razširjena vrsta čaja je črni čaj. Po obiranju liste v tankem sloju razgrnemo in pustimo, da se sušijo 12 do 18 ur. Tako zmehčani listi se zvijejo, pri čemer membrane listnih celic počijo, iz njih pa izstopijo sokovi in eterična olja. V procesu fermentacije pod vplivom encimov listi izgubijo prvotno trpkost in razvijejo značilno barvo in aromo. V trenutku, ko se aroma in okus čaja popolnoma razvijeta, nadaljnjo fermentacijo ustavimo s cvrtjem listov v velikih pečeh. Tako se fermentirani sokovi, polni arome, posušijo na površini listov in tam ostanejo, dokler jih ne potopimo v skodelico vroče vode. Na koncu procesa ločimo cele liste od natrganih in prahu ter čaj sortiramo po kakovosti. Pripravljen je videti temen, včasih rdečkast.
Raziskave so pokazale, da imajo ljudje, ki pijejo črni čaj, 50 % manjše tveganje za koronarno srčno bolezen. Japonski znanstveniki verjamejo, da pitje črnega čaja, bogatega z antioksidanti in flavonoidi, poveča elastičnost krvnih žil, kar vodi do boljšega pretoka krvi. Številne študije so pokazale pozitivne učinke uživanja črnega čaja, kot so znižanje ravni holesterola, zmanjšanje tveganja za nastanek krvnih strdkov in izboljšanje delovanja krvnih žil.