茶树多倍体育种是指：人工诱使茶树染色体数成倍增加，经过选育，以育成茶树新品种的一种育种方法。多倍体茶树由于染色体加倍，叶绿素含量增加，光合作用增强，单位面积上积累的糖分等生化成分显著提高，因而茶树抗寒性和抗旱性能增强。还由于染色体加倍，茶树体内碳水化合物含量增加，对茶叶品质育种也具有重要意义。多倍体茶树的形态特征是叶长、叶宽、叶厚、叶面积较二倍体茶树大、气孔直径大、气孔密度小、花粉增增大，三倍体茶树能观察到巨大的花粉粒。
多倍体茶树除自然产生的以外，人工引变茶树多倍体采用得最多的，是利用秋水仙碱处理萌动的茶籽或处理茶树新梢顶芽。秋水仙碱浓度高低和处理时间长短，对诱发茶树产生多倍体的百分率影响很大。
多倍体茶树的繁殖要采用无性繁殖途径，以保持染色体倍数不发生变异。多倍体茶树孕性低、结实少，采用种子繁殖经济效益差，特别是三倍体茶树不能结实、或结实率极低，只有采用无性繁殖。能结实的四倍体、五倍体等多倍体茶树，如果要采用种子繁殖，必须建立严密的隔离采种园，严格控制授粉，防止与二倍体茶树自由授粉，导致染色体倍数改变，因为四倍体与二倍体杂交，后代即为三倍体，三倍体经济价值小于四倍体，而且导致不孕。三倍体与二倍体杂交有可能恢复孕性，但杂交后代有一部分成为二倍体，这样就会使三倍体茶树发生混杂，也降低三倍体茶树的经济价值，根据引变的多倍体茶树纯度不同，多倍体茶树育种程序，可采用茶树单株选择法或集团选择法的程序步骤。