1.中枢神经作用：
- 帮助思考：在牵涉到技战术的运动项目，咖啡因能帮助选手集中精神，快速分析判断，瞬间做出决定。
- 促进神经传递：神经传递速度越快，反应时间越短，动作也会更快速敏捷。
- 抑制疼痛：咖啡因有天然的止痛效果，医师开立的止痛药物也常常含有咖啡因的成分，如果选手有慢性疼痛的问题，使用咖啡因也许能让选手在活动时减少疼痛的干扰，或减少重量训练后肌肉酸痛的情形，但要强调这并不等于应该忽略身体的疼痛讯号而过度训练。
- 增加肌肉征召：咖啡因可以提高神经肌肉间讯息传递的效益，同样的信号刺激可以让更多的肌肉活化，产生更高的动作强度，更快的速度。
- 提高肌肉收缩效益：肌肉的收缩效益增加除了提高运动表现，更重要的是对于能量的消耗会减少，也因此肌耐力可以获得提升，肌肉可以更长时间作用。
- 加速消耗脂肪产生能量：在进行耐力性运动时，多半是靠储存的肝糖替提供大量能量，脂肪只能提供基础的稳定供能，在咖啡因的作用下，身体会消耗更多脂肪，提供更多的稳定能量来源，让运动表现更持久。2018年发表的文献甚至证实，咖啡因促进脂肪燃烧的作用对减重有帮助！
- 提高身体产热效率：这个功能可以让身体更快的「热身」，也可以在寒冷的环境下提高运动表现、减少运动伤害。
在分析的多数研究中，专家都是使用每公斤体重6毫克「脱水性咖啡因（浓缩粉或胶囊）」来补充咖啡因，一般常用的能量饮料、果冻胶、营养棒、口香糖等在这一系列的研究中反而被运用的很少，也因此这些补充方式的效果就比较没办法被确定。
一般的咖啡根据不同的咖啡豆种类、烘焙程度、冲泡方法以及原豆咖啡因含量不同，即使同一个品牌或是同一种豆子冲泡出来的咖啡因也可能有差异。整体而言专家公认咖啡因作为补剂使用时，用量应该在每公斤体重3-6毫克。
