L-茶氨酸的化学式为C7H14N2O3，分子量为174.2道尔顿。它是谷氨酸的衍生物，结构中含有一个氨基（-NH2）和一个酰胺（-C=O）基团，且结构中没有极性基团，使其相较于其他氨基酸在水中的溶解度较低。

L-茶氨酸主要存在于茶树（Camellia sinensis）的叶子中，尤其是绿茶和白茶中含量较高。此外，L-茶氨酸也可在某些种类的食物和蘑菇中发现，虽然其含量较低。

茶叶中L-茶氨酸的含量通常与茶叶的种类、采摘时间和处理方法有关。特别是那些未经发酵的绿茶，其L-茶氨酸含量较高，而在黑茶等发酵茶中，L-茶氨酸的浓度相对较低。