咖啡因在進入人體後，主要通過肝臟代謝，其半衰期在健康成人中大約是3到4小時，但在不同個體中會有所不同，如孕婦、嬰兒、兒童以及服用某些藥物的人，半衰期可能會有所延長。咖啡因的代謝過程主要由細胞色素氧化酶P450（特別是1A2同工酶）酶系統負責。在肝臟中，咖啡因被分解成幾種初級代謝產物，包括副黃嘌呤（約占84%）、可可鹼（約占12%）和茶鹼（約占4%），這些代謝產物進一步被代謝並最終通過尿液排泄。咖啡因的代謝途徑包括3-N-脫甲基化和1-N-脫甲基化，以及7-N-脫甲基化，生成不同的二甲基黃嘌呤，如17X（副黃嘌呤）、37X（可可鹼）和13X（膽茶鹼），這些化合物在進一步的代謝過程中生成相應的尿酸形式。
咖啡因對人體的影響廣泛，包括刺激中樞神經、心血管系統、腎臟功能、以及促進脂肪分解和提高新陳代謝率。適量的咖啡因攝入可以帶來多種益處，但過量攝入可能導致不良反應，如失眠、心悸、骨質疏鬆等。因此，了解咖啡因的代謝過程和其在體內的行為對於合理攝入咖啡因以及避免潛在的健康風險非常重要。