Aunque pueda parecer lo contrario, en realidad la cafeína es una sustancia bastante adictiva y cuyo síndrome de abstinencia puede ser considerablemente desagradable. En una revisión de 66 estudios sobre esta temática se hallaron 10 síntomas que cumplían los criterios de validez (bastante conservadores) establecidos por los autores, y otros 39 han sido observados aunque se carece de evidencia suficiente para categorizarlos dentro del síndrome.
Entre los síntomas principales relacionados con la abstinencia de la cafeína se han encontrado el dolor de cabeza, disminución del estado de alerta, fatiga, disminución de la activación, humor deprimido, somnolencia, disminución de la satisfacción, dificultades de concentración, irritabilidad y obnubilación. Otros tres síntomas (síntomas gripales, náusea y dolor y rigidez muscular) también estarían incluidos usando criterios menos conservadores.
Los síntomas ocurrirían entre unas 12 y 24 horas después de la última ingesta de café, con picos de intensidad tras 20-50 horas, y con una duración de unos 2 a 9 días. Evidentemente, la severidad de los síntomas dependerá de la cantidad diaria ingerida, pero se sabe que a partir de 100 mg/día (lo que es menos de una taza de café) estos síntomas ya pueden aparecer. Evitar este síndrome de abstinencia puede llevar a un mayor consumo, lo cual puede acabar convirtiéndose en una verdadera adicción. En otras palabras, cuando el proceso primario desaparece, tras la eliminación de la sustancia por el organismo (lo cual puede tardar de 4 a 6 horas), el proceso oponente, o el efecto producido por el organismo para compensar el producido por la droga, mantiene su efecto cierto tiempo produciendo la sintomatología antes descrita.
La adicción al café se denomina cafeinismo, y se considera que aparece con patrones de consumo de más de 600 mg/día.