Les groupes fonctionnels présents dans la caféine sont des amines, des amides et un groupe alcène. En comparant une liste de groupes fonctionnels à la structure de la caféine, il est possible de trouver un alcène, deux amides et deux amines.
Les quatre atomes d'azote dans la molécule de caféine produisent des groupes amines ou amides selon qu'ils sont ou non liés à un carbonyle, qui est un atome de carbone avec une double liaison à un atome d'oxygène. Les groupes amine sont constitués de tout atome de carbone lié à un azote, tant que l'atome de carbone ne fait pas partie d'un carbonyle, auquel cas ce sont des amides. Les alcènes sont deux atomes de carbone avec une double liaison entre eux, qui peut être vu à l'endroit où les deux anneaux de caféine se rencontrent.
