La cafeína se absorbe con relativa rapidez a través del tracto gastrointestinal cuando se consume en una bebida, alcanzándose la concentración máxima en alrededor de 45 minutos, más o menos unos pocos; como suele ser el caso, la vacuidad o la plenitud del estómago afectarán significativamente el tiempo de absorción. Con el estómago vacío, es posible sentir los efectos de las bebidas con cafeína en solo 10 a 15 minutos. El tiempo de absorción es generalmente algo más rápido cuando se consume cafeína a través de, por ejemplo, goma de mascar con cafeína, debido a una absorción más rápida a través de la mucosa oral. Al menos un estudio ha sugerido que algunos consumidores habituales de cafeína pueden sentir efectos similares al placebo al ingerir cafeína, incluso antes de que sea biológicamente posible que la cafeína haya tenido efecto.
La relativa rapidez de aparición también está parcialmente relacionada con el mecanismo primario de acción de la cafeína como inhibidor de la adenosina, sin la presencia de una barrera hematoencefálica que obstaculiza (la cafeína es hidrófoba), porque este mecanismo le da un amplio perfil farmacológico que afecta a muchos neurotransmisores simultáneamente. Solo a dosis más altas se convierte en un inhibidor significativo de GABA, un papel que se piensa que es la causa principal de los efectos secundarios, como taquicardia, taquipnea e insomnio.
