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茶膜是在用沸水冲泡茶叶时，茶叶上的蜡质层“浮”到了水的表面。但当斯皮罗和贾甘伊用实验室里的蒸馏水（无机物、有机物等杂质极少）泡茶时，并没有出现茶膜。这说明，只依靠茶叶和较高的水温并不能产生茶膜，水中的某些成分必然起到了关键的作用。他们通过进一步实验证实，钙离子和碳酸氢根离子是诱发茶膜形成的关键，但单单只靠钙离子或碳酸氢根离子都不能让茶膜“现身”，必须是二者的结合。
酸碱性和氧气浓度也会影响茶膜的形成。例如，碱性越大，即水的硬度越高，越容易形成茶膜。而且，如果把空气换成氮气，则很难看到茶膜，因此茶膜的形成必然涉及氧气及氧化反应，这也是茶垢和水垢的区别之一。
茶膜其实是由有机物（主要含碳、氢、氧）和无机物（包括碳酸盐和氢氧化物）组成的。其中，几乎所有的钙离子和钠离子都来自水，钾离子、锰离子和铝离子则几乎全部来自茶叶。他们还特别说明，这层膜中的碳酸盐和氢氧化物是以难溶化合物的形式独立存在的，而有机物则为这些难溶的无机物提供了物理支撑——从扫描电子显微镜（SEM）上看，碳酸钙颗粒就“待”在有机物的表面上。
但在用茶杯泡茶时，有时水温很快就降了下来，因此茶膜还没来得及形成，大量热量就散失了。相反，如果用保温较好的陶瓷茶壶泡茶，茶水散热较慢，因此通常能看到茶膜，并会在茶壶内留下更多的茶垢，而这些富含矿物质（如钙离子、镁离子）的茶垢也能诱发下一次茶膜的形成。要想在茶杯里能一直看到茶膜，就最好别洗杯子。
市面上最常见的一种茶当属柠檬茶。这不仅是因为柠檬的风味，其背后还有一定的科学原理。发现柠檬酸能抑制茶膜的形成和生长。这是因为柠檬酸能与钙离子等金属离子发生络合反应，从而降低游离的金属离子的浓度，而钙离子等是形成茶膜的关键。额外加入柠檬酸后，尽管看不到茶膜，但流变仪却“表示”茶膜依然存在，不过此时茶膜的模量被降低，即柠檬酸能软化茶膜，让膜更易拉伸，同时还能增加其机械强度。
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