一種生物鹼，它存在於茶葉、咖啡和可哥之中。分子式為 C8H10N4O2。1820年P.-J.佩爾蒂埃發現。
重升華制得的咖啡堿為六角形棱柱晶體；熔點238℃，178℃升華；溶於水、乙醇、丙酮和氯仿，微溶於乙醚和苯，易溶於吡啶、四氫呋喃和乙酸乙酯。咖啡堿的鹽類如鹽酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽均易溶於水或乙醇，並分解成遊離堿和酸。其鹽酸鹽在80～100℃分解，析出水和HC1。
目前咖啡堿的生產主要靠人工合成，或為工廠生產不含（或低含量）咖啡堿的咖啡時的副產品。
咖啡堿的半數致死量為200毫克／千克（大白鼠口服）。它具有中樞神經興奮作用，醫藥上可用作心臟和呼吸興奮劑，還是利尿合劑的成分之一。另外，咖啡堿是重要的解熱鎮痛劑，是復方阿司匹林和氨非加的主要成分之一。在美國等國咖啡堿大量用作可口可樂等飲料的添加劑。