La caffeina fu isolata da chicchi di caffé nel 1819 dal chimico tedesco Friedrich Ferdinand Runge che la chiamó "Kaffein" da cui diventerebbe caffeina in italiano ed é presente in foglie, semi e frutti di queste e diverse piante, come il guaraná, il tè, la cola o il yerba mate, dove agisce come insetticida naturale, paralizzante (tetanizzante) o con effetto comunque tossico per insetti e altri artropodi che le mangiano.Nell'uso umano viene più comunemente consumata come infuso da semi e foglie di caffè e tè, così come anche in molti alimenti e bevande contenenti prodotti a base di noce di cola. La caffeina è anche componente di complessi chimici poco solubili, che si trovano nel seme di guaranà e nelle foglie di yerba mate e tè.
La grande popolarità delle bevande contenenti caffeina ( caffè e tè anzitutto) rende questa sostanza stupefacente, dall'effetto stimolante, la sostanza psicoattiva più diffusa e la più consumata nel mondo, venendo utilizzata sia a scopo ricreativo sia medicalmente. La caffeina è legale in tutti i paesi, a differenza di altre sostanze psicoattive, e accettata o tollerata da pressoché tutte le principali religioni. Nel Nord America, il 90% degli adulti consuma caffeina giornalmente.La caffeina, come ogni molecola, ha una dose tossica e letale, facilmente superabile nell'uso della stessa come prodotto puro, chimico farmaceutico, dose invece raggiungibile solo con un forte abuso degli alimenti che la contengono naturalmente; LD50 orale è nell' uomo dipendente dalla sensibilità, ma circa di 150 mg/kg. Non vanno dimenticati i potenziali effetti negativi per la salute risultanti comunque da un abuso degli stessi alimenti che provocano una forma di dipendenza conosciuta come caffeinismo.
L' estrazione per l'ottenimento della sostanza pura viene operata direttamente su chicchi di caffè per potere ottenere successivamente da questi una bevanda dalle caratteristiche organolettiche equivalenti, ma decaffeinata. Il solvente maggiormente utilizzato nell' industria è l'anidride carbonica supercritica (a circa 31 °C e 7,3 MPa).
