黑茶渥堆过程较长，叶温由低到高，水分由高到低。这些温度和水分的变化对可溶性成分的变化有着积极的作用。鲜叶经高温杀青后，酶的活性已经被破坏，但在水热作用下，茶多酚的非酶性氧化仍在进行，氧化的途径有所改变，主要是湿热作用下发生的非酶促的自动氧化，其含量损失20%～25%。多酚类化合物在渥堆过程中变化幅度较小，但没食子酸酯部分损失较多，而这部分具有较强收敛性及涩味。多酚类化合物的部分氧化，正是黑茶内质醇和不涩、汤色橙黄的基础。随着渥堆温度的升高，多酚类化合物氧化加剧。因此，渥堆温度不能过高，否则毛茶内质香低味淡，汤色红暗；但温度也不能太低，如果渥堆温度太低，时间拉长，多酚类化合物氧化不足，势必导致汤色黄绿，香气带有青气和滋味的苦涩。

在渥堆过程中，有机酸的增加，pH值的改变，多酚氧化酶化合物的氧化作用不大，而过氧化氢酶分解碳水化合物的产物过氧化氢产生氧而氧化多酚类化合物。过氧化氢酶在渥堆过程中有所作用。

黑茶渥堆过程中，容易闻到一种具有酒糟和酸辣的气味，这是因茶堆紧实，在供氧不足的条件下，其内含物发生复杂的变化，如糖分解生成乙醇，具有酒糟香。糖的分解也可能产生各种有机酸，蛋白质水解生成氨基酸。有机酸大量积累，致使发出酸味。而辣味可能与酪氨酸和组氨酸有关，这2种氨基酸在腐败时能脱羧生成酪胺和组胺，酪胺与组胺是具辣味的。有机酸的酸味及其脱羧和氧化生成的醛、酮等物质而组成酸辣味。当嗅到茶坯具有酒糟香刺鼻和酸辣味时，渥堆则为适度。此外，在渥堆过程中，氨基酸含量有所增加，糖类也有变化，茶多酚氧化的中间产物邻醌与氨基酸结合产生一种香味物质，这些都对黑毛茶香味产生良好的影响。

黑茶的特有滋味主要是多酚类化合物的可溶性氧化产物。在渥堆中多酚类化合物总量减少，其中花青苷及其衍生物等都有所减少；可溶性的茶多酚类经过氧化作用后也有减少，从而降低了苦涩味。因此，黑茶鲜叶粗老的滋味转化为纯和，不涩、收敛性低于绿茶。

渥堆过程叶色变化最大，由绿色变为黄褐色，这与叶绿素的破坏有密切的关系。经杀青、揉捻、渥堆到干燥，叶绿素含量仅存14%左右。叶绿素大量减少的主要原因是茶坯在水热作用下，叶绿素受高温高湿环境影响，易于裂解、脱镁转化。同时由于醇、醛类物质氧化产生酸，酸中的氢离子与叶绿素结构中的镁核发生取代作用，也在一定程度上使叶子失去绿色而变为黄褐色。另外，一些色素如胡萝卜素、叶黄素、花黄素和花青素等在初制过程中发生一定的变化，对茶汤和叶底色泽各有不同程度的影响。茶叶色泽的变化，除受上述各种色素变化的影响外，在渥堆中，茶多酚类化合物氧化产生茶黄素、茶红素和茶褐素，这些色素的形成，使叶色转变为橙黄和褐色，而显示出黄褐色。