許多愛茶人對茶唯一的顧慮只有咖啡因。
早在石器時代，人類已經開始使用咖啡因。早期的人們發現咀嚼特定植物的種子、樹皮或樹葉有減輕疲勞和提神的功效。直到很多年以後，人們才發現使用熱水泡這些植物能夠增加咖啡因的效用。許多文化都有關於遠古時期的人們發現這些植物的神話。
所有的茶葉種類都來自同一種植物 — Camellia Sinensis，這種植物本身含咖啡因。
有人說，茶含有比咖啡更多的咖啡因，這要看如何比較。如果在兩者都是乾燥狀態，以等重物質來比較其咖啡因含量，這個敘述是正確的。但是，如果以沖泡出來的等重茶與咖啡飲料，比較其中咖啡因含量，常常是咖啡多很多。
茶的咖啡因含量取決於幾個因素，包括沖泡方法與沖泡時間，浸泡時間越久，溶出的咖啡因越多；茶葉製程中的發酵時間愈長，咖啡因含量越多；春冬茶比夏茶的咖啡因含量少；甚至茶葉葉子在植物菁幹上的位置也會影響咖啡因含量，茶葉摘取的部位愈嫩，咖啡因含量也愈高。難怪茶的咖啡因含量報告可以有如此大的差異。
如果以浸泡五分鐘可以產生約 40 毫克咖啡因的紅茶(Black Tea) 量來比較，相同條件產生的烏龍茶約有 30 毫克咖啡因，綠茶約有 20 毫克咖啡因，白茶約有 15 毫克咖啡因。然而，等量的咖啡可以有紅茶兩倍的咖啡因 — 80 毫克。
茶中的咖啡因可以溶於水中，我們身體可以較容易消化與排出，所以除了提神，之後也會給我們放鬆的感覺。但是，咖啡中的咖啡因並非水溶性，會滯留在身體系統內比較久，可能讓我們晚上睡不著。
每個人對咖啡因的耐受度不同，視先天體質與個人健康因素而定。無法承受咖啡因的人是否應該使用去咖啡因的茶葉呢? 事實上，這種茶葉仍非完全沒有咖啡因，每杯茶的咖啡因含量仍有約 5 到 10 毫克。
工業界有兩種去咖啡因的方法，以前常用有機溶劑，這讓人擔心它的致癌性，因為可能有殘餘的溶劑，對身體不好；但是近年改用另一種溶劑，那就是超臨界流體二氧化碳(CO2): 二氧化碳原本是氣體，但是在一定的溫度下與壓力下，它會變成「類液體」，這時它的溶解度非常好，將咖啡因溶出再氣化帶走。
不過，你也可以自製低咖啡因的茶，第一泡茶將茶湯浸泡約 30 秒，然後倒掉不喝，接著繼續沖泡，之後茶湯含咖啡因會降低很多。(下次我們再談沖泡好茶的方法與工具。)
咖啡因是機能增進劑：提升大腦和身體的能力。一項在1979年的研究表明，與對照組相比，攝取了咖啡因之後的運動員在長距離自行車項目中的表現增加7%。其他的研究獲得了更加顯著的結果：一個對經過訓練的跑步運動員的實驗表明，在攝取一劑 9 毫克每公斤體重的咖啡因之後，運動員的直線跑耐久性增加44%，環形跑耐久力增加55%。一些後續的研究也得到相似的結果。
咖啡因有時也與其他藥物混合提高它們的功效。咖啡因能夠使減輕頭痛的藥的功效提高40%，並能使身體更快地吸收這些藥品，縮短這些藥品起作用的時間。但是攝取過多咖啡因，也有不良影響，更多相關科學資訊可參考維基百科。