La cafeína está en el grupo químico de los alcaloides llamados xantinas, que son derivados de la xantina. La xantina (y, por lo tanto, las xantinas) tiene una base nitrogenada, lo que significa que está estructurada con al menos un átomo de nitrógeno como su base
La cafeína, el ADN y el ARN son todos tipos de purinas, moléculas que tienen una base nitrogenada y una estructura anular que conecta dos o más elementos únicos. Debido a esto, los humanos tienen una gran cantidad de células receptoras específicamente para diferentes tipos de purinas. La cafeína a menudo se usa directamente como estimulante debido a sus efectos sobre el sistema nervioso y el estado mental, además de ser un ingrediente en muchos productos farmacológicos y alimentarios.
