在长期摄取的情况下，大剂量的咖啡因是一种毒品，能够导致“咖啡因中毒”。咖啡因中毒包括上瘾和一系列的身体与心理的不良反应，比如神经过敏，易怒，焦虑，震颤，肌肉抽搐(反射亢进)，失眠和心悸 (一般人服用咖啡因是因为它的刺激作用，许多学生在应付考试时及做夜班的人均会服用咖啡因药片。在而在严格的上瘾的定义下，只有逐渐增高用量才是上瘾，用咖啡因依赖描述更为恰当一些，但是在一个被广泛接受的定义下，所有慢性的很难摆脱的行为都叫做上瘾，所以也可以用咖啡因上瘾来描述。)另外，由于咖啡因能使胃酸增多，持续的高剂量摄入会导致消化性溃疡，糜烂性食道炎和胃食管反流病。然而，咖啡因为无论是正常的咖啡还是脱咖啡因咖啡，都会刺激胃粘膜，增加胃酸分泌，所以咖啡因可能不是咖啡唯一的成分。四个被精神疾病诊断与统计手册(第四版)所验证的有咖啡因引起的精神紊乱包括咖啡因过度轻奋、咖啡因焦虑症、咖啡因睡眠失调及其他咖啡因相关紊乱。 咖啡因过度兴奋 一个急剧的过量咖啡因，通常超过250毫克(相当于2-3杯煮咖啡)就能够导致中枢神经系统过度兴奋。咖啡因过度兴奋的症状包括：烦躁、神经过敏、兴奋、失眠、脸红、尿液增加、胃肠紊乱、肌肉抽搐、思维涣散、心跳不规则或过快以及躁动。

　　摄取极大剂量的咖啡因会导致死亡 。对于实验鼠，咖啡因的半数致死量为192毫克每千克体重。咖啡因半数致死量取决于体重和个人敏感程度，大概是150至200毫克每千克体重，大约是一个普通成年人在一个有限的时间内摄取140至180杯咖啡，时间取决于生物半衰期。尽管饮用普通咖啡几乎不可能致死，但有由于过度服用咖啡因药丸致死的报告。

　　对于咖啡因过度轻奋的治疗通常是辅助性的，即对个别的症状进行相应的治疗。但是如果患者的血清咖啡因浓度过高，则有可能采取腹膜透析、血液透析和血液滤过等方法。

　　长期的过度摄取咖啡因会引起一系列的精神紊乱。其中两种被美国精神病学协会验证的是咖啡因焦虑症和咖啡因睡眠失调。

　　咖啡因睡眠失调是指由一个个体有规律的摄取高剂量的咖啡因所导致的他或她的睡眠紊乱，并且能被临床诊断所发现。

　　对某些个体而言，大剂量的咖啡饮所导致的焦虑足够被临床诊断发现。咖啡因焦虑症会以不同的形式出现，一般性焦虑失调，恐慌发作，强迫症甚至是恐怖症。因为这些症状容易与基本神经失调混淆，比如恐慌失调，一般性焦虑失调，躁郁症或甚至是精神分裂症，所以一些医务工作者认为部分咖啡因摄入过量的人被误诊并给予了不必要的治疗，他们认为咖啡因诱发的精神疾病可以通过切断咖啡因来源而很简单的控制 。一个由不列颠上瘾期刊(British Journal of Addiction)所作的调查表明，虽然很少被诊断出，咖啡因慢性中毒至少困扰了十分之一的总人口。

　　咖啡是目前被人类使用最久却又误解最多的饮料，许多最新的研究报告显示，在许多方面，咖啡因对人体并没有过去想象中有健康的危害;反之，咖啡中一些的成份对于人体有很多的保健功效，都慢慢科学家发现。