A kávé fiziológiai hatású fő alkotóeleme a koffein. Ez egy fehér, enyhén keserű, kristályszerű por.

A koffein (caffeine) (1,3,7-trimetil-xantin, C8H10N4O2)
Kávéfogyasztást követően fokozódik a szívműködés, ezáltal nő a pulzusszám és emelkedik a vérnyomásunk (1-3 óra alatt átlagosan 5-10%-kal). A koffein ezenfelül vizelethajtó hatású, mert tágítja a veseereket, a víz és bizonyos ionok visszaszívódását viszont gátolja.
Nemcsak a kávé tartalmaz koffeint, hanem olyan növényi eredetű termékek is, mint a fekete tea, a kakaó és a csokoládé stb. A jó minőségű kávéfajták koffeintartalma 1-1,5% között van.