Lorsque la caféine est ingérée, elle bloque l'action de la PDE. Ce produit chimique décompose normalement un deuxième messager chimique, connu sous le nom d'AMPc. Sans être décomposé, l'AMPc provoque la production d'épinéphrine et de noradrénaline dans le cœur : ces substances chimiques augmentent la fréquence cardiaque et le flux sanguin.
L'épinéphrine est le produit chimique anciennement appelé adrénaline. Ce neurotransmetteur est largement connu pour fournir une explosion soudaine d'énergie à un individu qui est surpris par une réaction de combat ou de fuite. Lors d'une situation d'urgence, l'augmentation de l'énergie, du taux de chaleur et du flux sanguin fournit plus d'oxygène au cerveau et aux autres tissus. Bien que la quantité d'épinéphrine et de noradrénaline libérée en raison de l'interférence de la caféine avec la dégradation de l'AMPc soit beaucoup plus faible, elle est suffisante pour augmenter la fréquence cardiaque et la pression artérielle d'un individu.
La caféine a des effets différents sur différentes personnes, donc la quantité d'énergie et la durée du regain d'énergie fourni par la consommation de caféine dépendent de chaque individu. Certains consommateurs boivent une tasse de café juste avant d'aller se coucher et dorment normalement, tandis que d'autres resteraient debout toute la nuit avec la nervosité. Les personnes qui ingèrent régulièrement de la caféine peuvent ressentir des maux de tête dus au sevrage de la caféine, car leurs vaisseaux sanguins précédemment restreints se dilatent à nouveau en l'absence de caféine.