咖啡因是一種中樞神經興奮劑，其作用原理主要包括以下幾個方面：
阻斷腺苷受體。咖啡因在化學結構上與腺苷相似，可以占據腺苷的位置，阻止腺苷與受體的結合，從而減少疲勞感。
刺激中樞神經系統。咖啡因能選擇性地興奮大腦皮質，提高精神狀態，減輕疲勞感，消除睡意，增加工作效率。在大劑量時，咖啡因對呼吸系統和心血管系統產生直接作用，如呼吸加深加快、血壓升高。
改善肌肉恢復和能量水平。咖啡因還能促進運動後肌肉肝糖的恢復，提高能量水平。
促進脂肪分解。咖啡因能提高人體消耗熱量的速度，促進脂肪分解，增加新陳代謝率。
對皮膚和頭髮有正面影響。咖啡因在護膚品中通過抗氧化、抗炎和調節肌膚水分循環起作用，可以改善黑眼圈和眼部浮腫，促進頭髮毛囊生長，防止脫髮。
總的來說，咖啡因的作用機制涉及中樞神經系統的興奮、腺苷受體的阻斷、以及在特定情況下對心血管系統和肌肉恢復的直接影響。這些效應共同導致了提神、改善心情和增強體能的效果。然而，咖啡因的效果也受到劑量和個人敏感性的影響，高劑量可能導致副作用如心跳過快或心律不齊等。