Mnogo se raspravlja o učincima kofeina na zdravlje, te jesu li ti učinci prvenstveno pozitivni ili negativni. Kofein, posebno u kavi, pomno je proučavan kako bi se utvrdilo gdje može biti od koristi, a gdje može uzrokovati neželjene učinke.
Kofein je stimulans. Kod zdravih odraslih osoba to znači da će učinci kofeina učiniti da se čovjek osjeća budnije, manje pospano i da će privremeno potaknuti metabolizam. Ipak, budući da je stimulans, jedan od učinaka kofeina je slabljenje nekoliko sati nakon uzimanja. Ako osoba pije kavu ili druga pića s kofeinom cijeli dan, malo je vjerojatno da će osjetiti pad raspoloženja ili budnosti. Osoba koja pije napitke s kofeinom samo ujutro, može se osjećati umornije kako dan odmiče.
Kod nekih ljudi stimulativni učinci kofeina mogu uzrokovati nervozu, pojačanu iritaciju ili loš san. Individualni odgovor uvelike varira. Neke grupe ljudi trebale bi u potpunosti izbjegavati kofein. Oni s problemima srčanog ritma, vjerojatnošću razvoja aritmija ili koji imaju panične ili anksiozne poremećaje vjerojatno neće imati koristi od učinaka kofeina. Zapravo, konzumacija može pogoršati ove poremećaje.
Još jedan od negativnih učinaka kofeina je da izaziva blagu ovisnost. Oni koji redovito konzumiraju kofein podliježu ukidanju kofeina ako se suzdržavaju dan ili više. To se obično manifestira kao užasna glavobolja i pretjerana pospanost. Nuspojave odvikavanja od kofeina obično traju dva do tri dana.
Primjećivanje glavobolje uzrokovane ustezanjem od kofeina navelo je istraživače da prouče učinke kofeina na one s trajnim glavoboljama ili migrenama. Istraživanje je pokazalo da je kofein zapravo od velike koristi za one s migrenama ili čestim glavoboljama. Lijekovi bez recepta kao što je Excedrin® kombiniraju aspirin, kofein i acetaminofen i smatra se da su najučinkovitiji u liječenju glavobolje. Često oboljeli od migrene uzimaju dodatak kofeina na prve znakove nadolazeće migrene. Na taj način učinci kofeina su blagotvorni.
Učinci kofeina također su proučavani kod trudnica. Trenutno se smatra da umjerena uporaba kofeina, možda šalica do dvije šalice kave dnevno, vjerojatno neće utjecati na dijete koje raste. Također je malo vjerojatno da će utjecati na plodnost ili uzrokovati pobačaj. Neke od ovih studija kritizirane su jer je populacija trudnica doživjela promjene. Žene će sada vjerojatno imati djecu kasnije u životu, što može utjecati i na plodnost i na stopu pobačaja. Stoga se još uvijek vodi rasprava o učincima kofeina na trudnicu.
Kofein prolazi u majčino mlijeko i može utjecati na dijete koje doji. Prekomjerna količina kofeina u majčinom mlijeku može uzrokovati razdražljivost ili pospanost. Čini se da mame koje konzumiraju kofein ne utječu na drugu djecu. Većina pedijatara savjetuje majkama koje doje da ne piju više od jedne šalice kave dnevno kako bi se izbjegle neželjene posljedice kofeina kod dojilja.
Učinci kofeina na žene općenito su opsežno proučavani kako bi se vidjelo povećava li unos kofeina rizik od određenih karcinoma. Godine 1990. tri studije su zaključile da kofein ne povećava rizik od raka dojke. Daljnje studije iz 1990-ih također su zaključile da se rizik od raka jajnika ne povećava kod korisnika kofeina. Kofein također nije indiciran u razvoju osteoporoze.
Budući da je kofein blagi diuretik, učinci kofeina za one koji nemaju dovoljan unos tekućine mogu uzrokovati blagu dehidraciju. Ako netko redovito uživa u napitcima s kofeinom, potrebno je povećati unos tekućine vode ili sokova. Liječnici pozivaju ljude da posebno prate unos kofeina tijekom vrlo vrućeg vremena ili kada putuju u vruće podneblje. Učinci kofeina u takvim uvjetima vjerojatno će biti više štetni nego korisni.