Cafeïne komt via de bloedbaan in de hersenen terecht en blokkeert daar de werking van adenosine. Adenosine is een kalmerende stof die ervoor zorgt dat de hersencellen zich kunnen herstellen. Bovendien wordt de concentratie adenosine groter wanneer je lichaam moe is. De stof waarschuwt je op die manier dat het slaaptijd is.
De cafeïne in koffie stopt de werking van adenosine even, doet de de bloedvaten naar de hersenen vernauwen. Daardoor moet het hart sneller pompen en wordt er adrenaline aangemaakt. Dit proces maakt je alert. Het lichaam went wel aan de aanwezigheid van cafeïne en zal meer adenosine aanmaken. Als de cafeïne bij koffiefanaten uitgewerkt is, worden de bloedvaten naar de hersenen opnieuw wijder en is de concentratie adenosine hoger waardoor je hoofdpijn kan krijgen.
Aangezien koffie cafeïne bevat, kan een doorsnee volwassene beter niet meer dan 4 à 6 kopjes (van 125 ml) koffie per dag drinken. Dat komt neer op driehonderd tot vierhonderd milligram cafeïne. Een gemiddeld kopje koffie bevat ongeveer 80 milligram cafeïne. Als je de dosis niet overschrijdt, zal je niet snel afhankelijk van koffie worden. Als je dat wel doet, dan kan je slapeloos en rusteloos worden. Zelfs cafeïne die zes uur voor het slapengaan werd geconsumeerd, vermindert de slaapduur tot een uur.