1819 में, जर्मन रसायन शास्त्री फ्रेडरिक फर्डीनेंड रंजे ने पहली बार अपेक्षाकृत शुद्ध कैफीन को पृथक किया। रंजे के अनुसार, उन्होंने जोहान वोल्फगैंग वॉन गोएथे के आदेश पर यह काम किया। 1827 में, ओउड्री ने चाय से "थिएन" को पृथक किया, लेकिन बाद में मुलडर द्वारा और जोबस्ट द्वारा यह प्रमाणित किया गया कि थिएन कैफीन के समान ही है। 19वीं सदी के अंत के आसपास में हरमन एमिल फिशर द्वारा कैफीन की बनावट को समझा गया, उन्होंने ही पहली बार इसके संपूर्ण संश्लेषण को प्राप्त किया। यह काम का वो भाग था जिसके लिए 1902 में फिशर को नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया।
नाइट्रोजन परमाणु में तत्वतः सभी प्लानर (planar) (sp ओर्बिटल हाईब्रिड़ाईजेशन में) हैं, जिसके परिणामस्वरूप कैफीन के अणुओं में खुशबूदार होने के गुण होते हैं।
डिकैफिनेशन के उपोत्पाद के रूप में आसानी से उपलब्ध होने के कारण कैफीन को आमतौर पर संश्लेषित नहीं किया जाता है। अगर वांछित हो तो इसे डाईमेथीलुरिया और मेलोनिक एसिड से संश्लेषित किया जा सकता है।

कैफीन में अवरोधन की शक्ति लगभग 29 मिनट की होती है और 273 nm पर अधिकतम UV अवशोषण की क्षमता (absorbance) होती है।

परिनियमन में प्रभाव
गर्भावस्था के दौरान कैफीन का सेवन
संश्लेषण और गुण
बच्चों पर प्रभाव