La caféine appartient au groupe chimique des alcaloïdes appelés xanthines, qui sont des dérivés de la xanthine. La xanthine (et donc les xanthines) a une base azotée, ce qui signifie qu'elle est structurée avec au moins un atome d'azote comme son socle.
La caféine, l'ADN et l'ARN sont tous des types de purines, des molécules qui ont une base azotée et une structure en forme d'anneau reliant deux ou plusieurs éléments uniques. Pour cette raison, les humains ont une abondance de cellules réceptrices spécifiquement pour différents types de purines. La caféine est souvent utilisée directement comme stimulant en raison de ses effets sur le système nerveux et l'état mental, en plus d'être un ingrédient dans de nombreux produits pharmacologiques et alimentaires.
