Veliko je razprav o učinkih kofeina na zdravje in o tem, ali so ti učinki predvsem pozitivni ali negativni. Kofein, zlasti v kavi, so natančno preučevali, da bi ugotovili, kje bi lahko bil koristen in kje lahko povzroči neželene učinke.
Kofein je stimulans. Pri zdravih odraslih to pomeni, da se bo zaradi učinkov kofeina počutil bolj budnega, manj zaspanega in bo začasno pospešil metabolizem. Ker pa je poživilo, se eden od učinkov kofeina nekaj ur po zaužitju zmanjša. Če oseba ves dan pije kavo ali druge kofeinske pijače, verjetno ne bo občutila tega padca razpoloženja ali budnosti. Oseba, ki pije kofeinske pijače samo zjutraj, se lahko čez dan počuti bolj utrujena.
Pri nekaterih ljudeh lahko stimulativni učinki kofeina povzročijo poskočnost, povečano razdraženost ali slab spanec. Individualni odzivi so zelo različni. Nekatere skupine ljudi bi se morale kofeinu v celoti izogibati. Tistim, ki imajo težave s srčnim ritmom, verjetnostjo za razvoj aritmij ali imajo panične ali anksiozne motnje, učinki kofeina verjetno ne bodo imeli koristi. Dejansko lahko uživanje poslabša te motnje.
Še en od negativnih učinkov kofeina je, da povzroča rahlo odvisnost. Tisti, ki redno uživajo kofein, se lahko odpovejo uživanju kofeina, če se vzdržijo kakšen dan ali več. To se običajno kaže kot hud glavobol in pretirana zaspanost. Neželeni učinki odvzema kofeina običajno trajajo dva do tri dni.
Upoštevanje glavobola, ki ga povzroča odtegnitev kofeina, je raziskovalce pripeljalo do preučevanja učinkov kofeina na tiste z vztrajnimi glavoboli ali migrenami. Raziskave so pokazale, da je kofein dejansko zelo koristen za tiste z migreno ali pogostimi glavoboli. Zdravila brez recepta, kot je Excedrin®, združujejo aspirin, kofein in acetaminofen in naj bi bila najučinkovitejša pri zdravljenju glavobolov. Pogosto bolniki z migreno vzamejo kofeinski dodatek ob prvih znakih prihajajoče migrene. Na ta način so učinki kofeina ugodni.
Učinke kofeina so preučevali tudi pri nosečnicah. Trenutno velja, da zmerna uporaba kofeina, morda skodelica do dve skodelici kave na dan, verjetno ne bo vplivala na odraščajočega otroka. Prav tako ni verjetno, da bi vplival na plodnost ali povzročil splav. Nekatere od teh študij so bile kritizirane, ker je populacija nosečnic doživela spremembe. Ženske bodo zdaj verjetno imele otroke pozneje v življenju, kar lahko vpliva tako na plodnost kot na stopnjo spontanih splavov. Zato še vedno poteka razprava o učinkih kofeina na nosečnico.
Kofein prehaja v materino mleko in lahko vpliva na doječega otroka. Prekomerno uživanje kofeina v materinem mleku lahko povzroči razdražljivost ali zaspanost. Zdi se, da mame, ki uživajo kofein, ne vplivajo na druge otroke. Večina pediatrov svetuje doječim materam, naj zaužijejo največ eno skodelico kave na dan, da se izognejo neželenim učinkom kofeina pri doječem otroku.
Učinki kofeina na ženske na splošno so bili obsežno raziskani, da bi ugotovili, ali uživanje kofeina poveča tveganje za nekatere vrste raka. Leta 1990 so tri študije pokazale, da kofein ne poveča tveganja za nastanek raka dojke. Nadaljnje študije v devetdesetih letih so tudi ugotovile, da se tveganje za raka jajčnikov pri uživalcih kofeina ne poveča. Kofein tudi ni indiciran pri razvoju osteoporoze.
Ker je kofein blag diuretik, lahko učinki kofeina pri tistih, ki nimajo zadostnega vnosa tekočine, povzročijo blago dehidracijo. Če redno uživamo kofeinske pijače, je treba povečati vnos tekočine, vode ali sokov. Zdravniki pozivajo ljudi, naj še posebej spremljajo vnos kofeina v zelo vročem vremenu ali ko potujejo v vroče podnebje. Učinki kofeina v takšnih razmerah bodo verjetno bolj škodljivi kot koristni.