A koffein és az alvás kapcsolatát vizsgáló kutatásokból viszonylag kevés áll rendelkezésre, azonban ezekből kitűnik, hogy a kockázat egyes esetekben meghaladhatja a feltételezett előnyöket. A nap során a szervezet egy úgynevezett ciklikus-adenozin-foszfát nevű vegyületet termel, amely idegi átvívő anyag és az álmosság érzetéért is felel. A koffein azzal fejti ki élénkítő hatását, hogy blokkolja ezeket a receptorokat.
A hatás azonban közel sem azonnali: nagyjából 20–30 percre van szükség ahhoz, hogy a koffein felszívódjon, és a véráramba kerüljön, ezáltal pedig elérje az agyat, kifejtve a hatását.
Marilyn Cornelis koffeinkutató szerint a genetikától is függ az, hogy mennyi ideig lesz éber az ember egy kávétól. Vannak olyanok, akik egy reggeli kávé lendületét egész nap érzik, míg másokból gyorsabban kiürül a koffein, és néhány órán belül már szükségük van egy újabb adagra.
Michael Grandner, az Arizonai Egyetem alvás- és egészségkutatási programjának vezetője kijelentette, hogy mivel az alvás során fokozatosan csökken az ciklikus-adenozin-foszfát szintje, ébredéskor a legalacsonyabb. Így a koffein ébredés után nem tud annyit blokkolni belőle, hogy az ébredés után közvetlen fogyasztott kávé felpörgesse az embert. A szakember szerint emiatt működhet az első kávé halasztása: ő például 30–60 percet szokott várni, de ez is azon múlik, kinek mi válik be.
Ha valaki keveset aludt, vagy nem tudott pihenni, jól jöhet a minél koraibb koffeindózis, az ugyanis javítja a mentális éberséget és a fizikai erőnlétet is.Allison Brager, az amerikai hadsereg neurobiológusa szerint a korai kávéfogyasztás így azoknak is jól jöhet, akik mozgással indítják a reggelt.
