在長期攝取的情況下，大劑量的咖啡因是一種毒品，能夠導致“咖啡因中毒”。咖啡因中毒包括上癮和一系列的身體與心理的不良反應，比如神經過敏，易怒，焦慮，震顫，肌肉抽搐(反射亢進)，失眠和心悸 (一般人服用咖啡因是因爲它的刺激作用，許多學生在應付考試時及做夜班的人均會服用咖啡因藥片。在而在嚴格的上癮的定義下，只有逐漸增高用量纔是上癮，用咖啡因依賴描述更爲恰當一些，但是在一個被廣泛接受的定義下，所有慢性的很難擺脫的行爲都叫做上癮，所以也可以用咖啡因上癮來描述。)另外，由於咖啡因能使胃酸增多，持續的高劑量攝入會導致消化性潰瘍，糜爛性食道炎和胃食管反流病。然而，咖啡因爲無論是正常的咖啡還是脫咖啡因咖啡，都會刺激胃粘膜，增加胃酸分泌，所以咖啡因可能不是咖啡唯一的成分。四個被精神疾病診斷與統計手冊(第四版)所驗證的有咖啡因引起的精神紊亂包括咖啡因過度輕奮、咖啡因焦慮症、咖啡因睡眠失調及其他咖啡因相關紊亂。 咖啡因過度興奮 一個急劇的過量咖啡因，通常超過250毫克(相當於2-3杯煮咖啡)就能夠導致中樞神經系統過度興奮。咖啡因過度興奮的症狀包括：煩躁、神經過敏、興奮、失眠、臉紅、尿液增加、胃腸紊亂、肌肉抽搐、思維渙散、心跳不規則或過快以及躁動。

　　攝取極大劑量的咖啡因會導致死亡 。對於實驗鼠，咖啡因的半數致死量爲192毫克每千克體重。咖啡因半數致死量取決於體重和個人敏感程度，大概是150至200毫克每千克體重，大約是一個普通成年人在一個有限的時間內攝取140至180杯咖啡，時間取決於生物半衰期。儘管飲用普通咖啡幾乎不可能致死，但有由於過度服用咖啡因藥丸致死的報告。

　　對於咖啡因過度輕奮的治療通常是輔助性的，即對個別的症狀進行相應的治療。但是如果患者的血清咖啡因濃度過高，則有可能採取腹膜透析、血液透析和血液濾過等方法。

　　長期的過度攝取咖啡因會引起一系列的精神紊亂。其中兩種被美國精神病學協會驗證的是咖啡因焦慮症和咖啡因睡眠失調。

　　咖啡因睡眠失調是指由一個個體有規律的攝取高劑量的咖啡因所導致的他或她的睡眠紊亂，並且能被臨牀診斷所發現。

　　對某些個體而言，大劑量的咖啡飲所導致的焦慮足夠被臨牀診斷髮現。咖啡因焦慮症會以不同的形式出現，一般性焦慮失調，恐慌發作，強迫症甚至是恐怖症。因爲這些症狀容易與基本神經失調混淆，比如恐慌失調，一般性焦慮失調，躁鬱症或甚至是精神分裂症，所以一些醫務工作者認爲部分咖啡因攝入過量的人被誤診並給予了不必要的治療，他們認爲咖啡因誘發的精神疾病可以通過切斷咖啡因來源而很簡單的控制 。一個由不列顛上癮期刊(British Journal of Addiction)所作的調查表明，雖然很少被診斷出，咖啡因慢性中毒至少困擾了十分之一的總人口。

　　咖啡是目前被人類使用最久卻又誤解最多的飲料，許多最新的研究報告顯示，在許多方面，咖啡因對人體並沒有過去想象中有健康的危害;反之，咖啡中一些的成份對於人體有很多的保健功效，都慢慢科學家發現。