Komponen yang penting dalam biji kopi adalah kafein dan kafeol. Kafein mempunyai sifat sebagai perangsang syaraf dan merupakan senyawa yang sangat penting dalam bidang farmasi dan kedokteran, kafeol merupakan komponen penambah citarasa dan aroma. Kafein dapat bereaksi dengan asam, basa dan logam berat dalam asam. Kafein yang terdapat dalam kopi sangrai memiliki kadar atau jumlah 85mg/5 oz , dalam kopi instan 60mg/5oz dan dalam kopi dekafeinasi 3mg/5 oz.
Kafein dapat larut dalam air, mempunyai aroma wangi tetapi rasanya sangat pahit. Kafein bersifat monocidic yang lemah dan dapat memisah dalam penguapan air. Dengan asam, kafein akan bereaksi dan embentuk garam yang tidak stabil. Sedangkan reaksi dengan basa akan membentuk garam yang stabil. Kafein mudah terurai dengan alkali panas pembentuk kafeidin
Walaupun kandungan kafein dalam kopi hanya sedikit, kafein berfungi sebagai senyawa perangsang yang bersifat bukan alcohol, rasanya pahit dan dapat digunakan untuk obat-obatan. Senyawa ini dapat mempengaruhi system syaraf pusat otot dan ginjal. Pada system syaraf pusat, kafein berpengaruh dalam mencegah rasa kantuk, menaikkan daya tangkap panca indera, mempercepat daya pikIr dan mengurangi rasa lelah.
Di dalam tubuh, kafein bersifat antagonis terhadap fungsi adenosine (senyawa dalam otak yang bisa membuat seseorang cepat tertidur) sehingga membuat seseorang tidak mengantuk usia meminum kopi dan memiliki energy ekstra. Kafein diabsorsi sempurna dalam system pencernaan dalam waktu 30-60 menit. Maksimum efek yang terjadi di otak muncul dalam 2 jam sehingga kafein tidak berefek segera dan sangat cepat dihapus dari otak.