明初，开国皇帝朱元璋为发展经济，减轻民众负担，下旨罢造团茶，改贡散茶，一向以团茶龙凤饼著称的武夷贡茶，在改制散茶时，因其制作散茶的技术落后，生产出来的散茶品质低劣，走入了有史以来最低谷。从清代周亮工的记载：“前朝不贵闽茶，即贡茶亦只备宫中盏之需。”可以看出当时改制散茶后，武夷茶处境的尴尬。
明朝中后期的某年(1568年)，在采茶的季节，有一支军队路过于此，晚上驻扎于今天的桐木村，当地茶农未曾见过如此动乱场面，当天已采摘的茶青没有来得及制作茶叶，第二天已经发酵。为了挽回损失，茶农以当地马尾松干柴进行炭焙烘干，并通过增加一些特殊工序，以最大程度保证茶叶成份。制成的茶叶运往镇上销售，本是无心之作的茶叶，却受到大量茶客的欢迎与喜爱，接下来订单逐年增多，需要整个桐木都全力生产此种茶叶，才可勉强满足市场的需求，也使得桐木远近闻名。
16世纪末17世纪初(约1604年)，正山小种被远传海外，由荷兰商人带入欧洲，随即风靡英国皇室乃至整个欧洲，并掀起流传至今的“下午茶”风尚。自此正山小种红茶在欧洲历史上成为中国红茶的象征，成为世界统饮名茶。
正山小种红茶最辉煌的年代在清朝中期。据史料记载，嘉庆前期，中国出口的红茶中有85%冠以正山小种红茶的名义，鸦片战争后，正山小种红茶对贸易顺差的贡献作用依然显著。在正山小种红茶享誉海外的同时，福建的宁德、安徽的祁门等地也开始学习正山小种红茶的种植加工技术，正山小种红茶的加工技艺也逐渐地传入国内各大绿茶、泉城绿、泉城红、乌龙茶、普洱茶产区，最终形成了如今闻名全国的工夫红茶。
明末时期，崇安县令为重振武夷茶，引进先进的制茶技术，“招黄山僧以松萝法制建茶”。“松萝法”是当时绿茶炒青的制茶法，在当时是最先进的制茶技术。武夷山在引进“松萝法”后，却出现了另一种情况：武夷山的茶农采摘茶青的时间，往往集中在天气晴朗的上午进行。大量堆积的茶青未能及时处理，自然萎凋后，有些会在堆积中发酵，而萎凋后的茶青炒制后，再烘干，会出现茶汤色变红的现象。也可以说，正山小种红茶技术的发现，是一个巧合过程。
正山小种红茶繁荣于17世纪，美尤克斯《茶叶全书》的“茶叶年表”记述，1705年，爱丁堡金匠刊登广告，绿茶(GREEN TEA)每磅售十六先令，红茶(BLACK TEA)三十先令。英传记作家玛丽返蓝尼夫人记当时茶价为红茶(BOHEA)二十至三十先令，武夷(BOHEA)，中国福建省武夷(WU-1)山所产的茶，通常用于最好的中国红茶(CHINA BLACK TEA)。由于正山小种红茶茶味浓郁、独特，在国际市场上备受欢迎，远销英国、荷兰、法国等地。老茶师、英国人诺顿夸奖说：“喝这种茶胜过饮人参汤”。
英国17世纪著名诗人拜伦在他著名的长诗《唐璜》里写道：“我觉得我的心儿变得那么富于同情，我一定要去求助于武夷的红茶;真可惜，酒却是那么的有害，因为茶和咖啡使我们更为严肃。”称正山小种红茶为武夷红茶，给予富有文学浪漫色彩的赞评。
19世纪70年代远销欧美各国，年产量2。4万担之多。后因战事频繁，产量逐减，至1949年产销几乎绝迹。50年代后才得到恢复和发展，最高年产量达2万担左右。正山小种红茶又以崭新的面貌展现在国内外消费着面前。
正山小种红茶在桐木关延续了四百年的传奇。桐木关便是红茶鼻祖百年传奇的载体之一。
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