咖啡因具有較好的水溶性，尤其容易溶解在熱水中。 在水中，咖啡因的溶解度隨溫度顯著變化，例如，在常溫下為21.7g/L，而在沸水中則增加至66g/L。這種特性使得咖啡因在萃取時易於提取，因為它會較早地釋放。