La caffeina si trova nel gruppo chimico di alcaloidi chiamati xantine, che sono derivati della xantina. Xanthine (e quindi le xantine) ha una base azotata, il che significa che è strutturata con almeno un atomo di azoto come la sua base
Caffeina, DNA e RNA sono tutti i tipi di purine, molecole che hanno una base azotata e una struttura ad anello che collega due o più elementi unici. A causa di ciò, gli esseri umani hanno un'abbondanza di cellule recettrici specificamente per diversi tipi di purine. La caffeina è spesso utilizzata direttamente come stimolante a causa dei suoi effetti sul sistema nervoso e sullo stato mentale, oltre ad essere un ingrediente in molti prodotti farmacologici e alimentari.