Klinische studies zijn tot nu toe op een hand te tellen. Een 32 maanden durende studie over schizofrenie vond een daling van angst en van algemene ziektesymptomen. In Japanse studie verbeterde theanine de cognitieve capaciteiten van oudere mensen. Een studie bij ADHD tonen verbetering in gedrag, aandacht, angst en denkproblemen; een andere studie toonde een verbetering van de slaap dankzij theanine.

Theanine is een aminozuur, dat we niet aantreffen als bouwsteen van proteïnen. In de hersenen verhoogt theanine de niveaus van GABA en glycine. GABA heeft een kalmerende invloed op hersencellen; ook benzodiazepinen werken in op GABA-receptoren. Theanine dempt mogelijk ook de activiteit van glutamaat in de hersenen, een neurotransmitter die schade kan aanrichten via 'overprikkeling' van hersencellen.

Volgens dierstudies is theanine antidepressief, angstremmend en stressverlagend. Het verbetert het leergedrag en het geheugen. Andere experimenten suggereren een rol in de behandeling van alzheimer en herseninfarcten.

De hoeveelheid theanine in groene thee hangt sterk af van de variëteit. Een kop kan tot 45 mg theanine bevatten, al wordt de gemiddelde inname in Japan geschat op slechts 20 mg per dag. Studies maken gebruik van supplementen die 200 tot 400 mg per capsule bevatten. Waarschijnlijk zijn deze hoge dosissen niet in alle situaties nodig.