จากการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ได้เปิดเผยถึงความสัมพันธ์ระหว่างการบริโภคกาแฟกับคุณสมบัติทางยา ผลที่ได้จากการศึกษานั้นมีความขัดแย้งกันในเรื่องของประโยชน์ต่อสุขภาพของกาแฟ และยังมีความขัดแย้งกันในด้านผลกระทบที่เกิดจากการบริโภคกาแฟอีกด้วย[9]

การดื่มกาแฟดูเหมือนจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับการลดขนาดของหน้าอก[73] และการได้รับปริมาณคาเฟอีนในระดับหนึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของการเป็นโรคมะเร็งเต้านม[74] กาแฟดูเหมือนว่าจะลดความเสี่ยงต่อการเป็นโรคอัลไซเมอร์ โรคพาร์กินสัน โรคหัวใจ โรคเบาหวานประเภทที่ 2 โรคตับแข็ง[75] และโรคเกาต์ จากผลของการศึกษาระยะยาวในปี คริสต์ศักราช 2009 พบว่าผู้ที่ดื่มกาแฟในปริมาณที่เหมาะสม (ได้แก่ 3-5 ถ้วยต่อวัน) จะช่วยลดความเสี่ยงต่อภาวะสมองเสื่อม และโรคอัลไซเมอร์[76] แต่ก็เพิ่มความเสี่ยงต่อการเป็นโรคกระเพาะไหลย้อนกลับและโรคอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง[77] ผลกระทบที่เกิดจากการดื่มกาแฟบางอย่างเป็นเพราะคาเฟอีนที่อยู่ในกาแฟ แต่ก็ใช่ว่าส่วนประกอบอย่างอื่นไม่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพเสียทีเดียว[78] อย่างเช่น สารต้านอนุมูลอิสระ ซึ่งมีส่วนช่วยในการป้องกันอนุมูลอิสระภายในร่างกาย[79]

กาแฟช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของตัวระงับความเจ็บปวด โดยเฉพาะในการรักษาไมเกรน และยังสามารถกำจัดโรคหืดในผู้ป่วยบางคนได้ด้วย คุณประโยชน์บางอย่างอาจส่งผลต่อเพศใดเพศหนึ่งเท่านั้น ตัวอย่างเช่น มันได้รับการพิสูจน์แล้วว่าช่วยลดการฆ่าตัวตายในผู้หญิง และช่วยป้องกันนิ่วและโรคถุงน้ำดีในผู้ชาย นอกจากนี้มันยังช่วยลดโอกาสเกิดโรคเบาหวานในทั้งสองเพศ และลดเพียงประมาณ 30% ในผู้หญิง แต่ลดมากกว่า 50% ในผู้ชาย กาแฟยังช่วยลดความเสี่ยงของโรคตับแข็งและป้องกันมะเร็งในปลายลำไส้ใหญ่และกระเพาะปัสสาวะ กาแฟสามารถลดความเสี่ยงในการเกิดมะเร็งในเซลล์ตับ ซึ่งเป็นประเภทหนึ่งของมะเร็งตับ (Inoue, 2005) และสุดท้ายกาแฟช่วยลดโอกาสเกิดโรคหัวใจอีกด้วย

ยังมีข้อดีอื่น ๆ ที่เป็นเหตุผลให้คนส่วนใหญ่นิยมดื่มกาแฟ เช่น กาแฟมีส่วนช่วยเพิ่มความจำระยะสั้น และเพิ่มไอคิว นอกจากนี้ยังช่วยเปลี่ยนระบบเมตาบอลิซึมให้มีสัดส่วนของลิพิดต่อคาร์โบไฮเดรตที่ถูกเผาผลาญสูงขึ้น ซึ่งช่วยลดอาการล้ากล้ามเนื้อของนักกีฬา

ทีมวิจัยของ University of Bari ประเทศอิตาลี พบว่าการดื่มกาแฟ 1-2 แก้วต่อวัน ช่วยป้องกันโรคหนังตากระตุกได้ และยังช่วยลดอัตราการกระตุกให้ช้าลงได้สำหรับผู้ป่วย[80]

นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน เยเซอร์ ดอร์รี ได้เสนอว่ากลิ่นของกาแฟสามารถลดอาการอยากอาหารและสามารถฟื้นฟูประสาทรับกลิ่นได้ เขายังเสนอว่าผู้คนสามารถลดอาการอยากอาหารได้เมื่อพวกเขาได้สูดดมกลิ่นเมล็ดกาแฟเข้าไป และทฤษฎีดังกล่าวยังสามารถใช้ได้กับสัตว์ทดลองอีกด้วย[81]

แต่ว่าคาเฟอีนก็ส่งผลกระทบต่อสุขภาพของผู้ที่ดื่มกาแฟมากเกินไป อย่างเช่น อาการ "ใจสั่น" ซึ่งเป็นอาการกระวนกระวายที่เกิดขึ้นเมื่อได้รับคาเฟอีนมากเกินไป กาแฟยังเพิ่มความดันโลหิตให้กับผู้ที่เป็นโรคความดันโลหิตสูง แต่ผลการศึกษาเพิ่มเติมก็ยังแสดงให้เห็นว่ามันช่วยลดอัตราเสี่ยงโดยรวมในการเกิดโรคหัวใจด้วย กาแฟยังทำให้เกิดโรคนอนไม่หลับในบางคน แต่ในทางกลับกันก็ช่วยให้บางคนหลับได้ดีขึ้น นอกจากนี้มันยังอาจทำให้เกิดความกังวลและอาการหงุดหงิดง่ายให้กับบางคนที่ดื่มมากเกินไป และบางคนก็เกิดอาการทางประสาท ผลกระทบบางอย่างของกาแฟก็เกิดขึ้นกับเพศใดเพศหนึ่งเท่านั้น มันทำให้อาการป่วยเลวร้ายลงในกรณีของผู้ป่วยประเภท PMS และยังลดความสามารถในการมีบุตรของสตรี และยังอาจเพิ่มอัตราเสี่ยงในการเกิดภาวะกระดูกพรุนของผู้หญิงหลังวัยหมดระดู และยังอาจส่งผลต่อทารกในครรภ์หากแม่ดื่มตั้งแต่ 8 ถ้วยต่อวันขึ้นไป (48 ออนซ์ขึ้นไป)

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2546 ในประเทศเดนมาร์กได้มีการศึกษาสตรีจำนวน 18,478 คนซึ่งดื่มกาแฟเป็นปริมาณมากระหว่างตั้งครรภ์ พบว่ามันส่งผลให้อัตราเสี่ยงของการตายของทารกหลังคลอดเพิ่มขึ้นอย่างมาก (แต่ไม่มีผลกระทบต่ออัตราการตายในปีแรกของทารก) ในรายงานระบุว่า "ผลการศึกษาบ่งชี้ถึงผลกระทบจากการดื่มตั้งแต่ 4 ถึง 7 ถ้วยต่อวัน" คนที่ดื่ม 8 ถ้วยต่อวันขึ้นไป (48 ออนซ์ขึ้นไป) จะมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นถึง 220% เมื่อเทียบกับผู้ที่ไม่ได้ดื่ม การศึกษานี้ยังไม่ได้มีการทำซ้ำให้แน่ใจ แต่ก็ทำให้แพทย์หลาย ๆ คนเพิ่มความระมัดระวังต่อการดื่มกาแฟมากเกินไปของสตรีที่กำลังตั้งครรภ์

ผลการศึกษาตีพิมพ์ปี พ.ศ. 2547 ใน American Journal of Clinical Nutrition [82] พยายามค้นหาว่าทำไมประโยชน์และโทษของกาแฟจึงได้ดูขัดกันเอง และได้ค้นพบว่าการดื่มกาแฟมีความเกี่ยวข้องกับการปรากฏชัดทางชีวเคมีของอาการอักเสบและเป็นผลกระทบที่รุนแรงของกาแฟต่อระบบหัวใจร่วมหลอดเลือด ซึ่งเป็นตัวอธิบายว่าทำไมกาแฟจึงได้มีผลดีต่อหัวใจเมื่อดื่มไม่เกินวันละ 4 ถ้วยเท่านั้น (ไม่เกิน 20 ออนซ์)

คาเฟอีนจึงเปรียบเสมือนยาพิษหากเสพมากเกินไป การบริโภคคาเฟอีนในปริมาณเข้มข้นอย่างยิ่ง อย่างเช่น เป็นเม็ดหรือเป็นผง ในปริมาณมาก ก็อาจทำให้ร่างกายอาเจียน หมดสติ และอาจถึงขั้นเสียชีวิตได้

จากผลของการสำรวจพบว่า 10% ของผู้ตอบที่ดื่มกาแฟในปริมาณ 235 มิลลิกรัมต่อวันขึ้นไป รายงานว่าตนมีความทุกข์มากขึ้นเมื่อตนขาดคาเฟอีน[83] ในขณะที่ผู้ตอบ 15% บอกว่าตนได้เลิกการบริโภคคาเฟอีนอย่างเด็ดขาด เนื่องจากกังวลถึงผลกระทบที่เกิดขึ้นกับสุขภาพของตน[84]