Os grupos funcionais presentes na cafeína são aminas, amidas e um grupo alceno. Ao comparar uma lista de grupos funcionais com a estrutura da cafeína, é possível encontrar um alceno, duas amidas e duas aminas.
Os quatro átomos de nitrogênio na molécula de cafeína resultam em aminas ou grupos amida, dependendo se estão ou não ligados a um carbonil, que é um átomo de carbono com uma ligação dupla a um átomo de oxigênio. Os grupos amina consistem em qualquer átomo de carbono ligado a um nitrogênio, desde que o átomo de carbono não faça parte de uma carbonila, caso em que são amidas. Alcenos são dois átomos de carbono com uma ligação dupla entre eles, que podem ser vistos no ponto onde os dois anéis de cafeína se encontram.
