根系在土壤中的形态与分布，除受土壤条件复杂多变的影响，还因品种、树龄而有显著的差异，其变化比地上部更为复杂。大叶种茶树主根明显，呈典型的直根系类型，其分布较中叶种和小叶种茶树深广。同时茶树根的生长，也有明显的顶端生长优势，特别在幼年时期，主根生长迅速，主要向土层深处长发展，使根长往往大于根幅。随着树龄增加，当主根长到一定深度后，生长逐渐受阻，生长优势逐渐转向侧根，根系逐渐向广度发展，使茶树的根系形态由直根系逐渐向分枝根系发展。至壮年期已形成庞大的根群，其根幅一般在100厘米以上，满布行间，根深一般在60～80厘米。茶树进入衰亡，而根颈部位陆续形成不定根层，在土壤表层发展，形成丛生根系。侧根的着生有镶嵌或连生现象，有的几株茶树在根颈部自然地靠接在一起。

根的形态特征与生态条件和农业技术措施也有一定关系。在良好的土壤条件下，茶籽萌发后不久，其根系在土壤内的向下伸展远远超过地上部分，可以进入较深的土层。在缺乏有机质的粘土上种植，或在排水不良、土层浅薄的条件下，根系发育就差。如生长在土层浅薄的荒山上的茶树，其主根不能下伸，则由侧根向四周扩张，根系成水平伸展，根幅较大。通过合理深耕施基肥的，则根系能向土壤深层扩展。施肥过浅，可以诱导根系向土壤表层生长。生长在坡地的茶树，根系大部分伸展在下坡一侧。种植方式同样影响根系的生长。丛栽茶树的根系向四周扩散；单条载茶树根系向两边行间伸展；双条栽茶树近行间一面根系较发达，其余三面因株间受到抑制，生长受阻；多条密植茶树均以两边茶丛的根系为多，居中茶丛的根系偏少。

根的形态与繁殖方式也有密切的关系。用种子直播的茶树，主根明显，根系深，而无性繁殖的茶树，其根系由入土部分基部具分生能力的细胞分化而成，根群中有2～3条根向深处发展，逐渐形成为骨架根，其余多数根则向水平方向发展。经3～4年后，不管营养繁殖还是种子繁殖的茶树，其根系的外部形态就较难区分了。

茶树根系在土壤中的分布有明显的层次，最上层根群着生角度较大，分根性强，但因离地面近，易受环境条件的影响；下层根群着生角度较小，分根性弱，因离地面远，受环境条件影响较小。

根系的生长状态往往和地上部生长相对应，树冠的某一方位内枝叶量多，其对应部位根系的分布数量也较密。

根颈是茶树生理机能比较活跃、发育阶段较幼的部位。实生苗的根颈是由种子胚轴发育而成，称真根颈。扦插、压条等营养繁殖的茶苗就没有真根颈，其相应部位称假根颈。许多不定芽、不定根都可从根颈处发出。因此保护根颈尤显重要。