Koffein gehört zur chemischen Gruppe der Alkaloide, die Xanthine genannt werden, die Derivate von Xanthin sind. Xanthin (und damit die Xanthine) hat eine stickstoffhaltige Base, d.h seine Basis.
Koffein, DNA und RNA sind alle Arten von Purinen, Moleküle mit einer stickstoffhaltigen Base und einer ringförmigen Struktur, die zwei oder mehr einzigartige Elemente verbindet. Aus diesem Grund verfügt der Mensch über eine Fülle von Rezeptorzellen speziell für verschiedene Purintypen. Koffein wird aufgrund seiner Auswirkungen auf das Nervensystem und den mentalen Zustand oft direkt als Stimulans verwendet und ist ein Bestandteil vieler pharmakologischer und Lebensmittelprodukte.