El café contiene diversos componentes químicos, con diferentes características. A pesar de que el café es una de las plantas más estudiadas, muchos componentes todavía permanecen indetectados.

Los componentes nitrogenados pueden ser agrupados en tres grupos principales de compuestos: alcaloides, trigonelina junto con el ácido nicotínico y aminoácidos y proteínas.Una gama de carbohidratos, incluyendo polisacáridos y los azúcares de bajo peso molecular (mono-, di-y trisacáridos) se encuentra en el café verde. La sacarosa es el principal azúcar presente libre en el arábica y está presente en aproximadamente en un 8% en base seca. Los polisacáridos (glicanos) ascienden a un 50% en base seca del café verde. La hidrólisis de los polisacáridos de café se ha demostrado que dan: manosa, galactosa, glucosa y arabinosa. En el tostado se producen los cambios importantes del café, según el grado de tostación, por ejemplo, por la luz azúcares simples y oscuros tales como arabinosa son progresivamente destruidas.

La cafeína es quizás el alcaloide más conocido y controvertido que se encuentra en el café y que está presente en aproximadamente en una base del 1-2% en arábica.

La Trigonelina ha recibido considerable atención como un componente que contiene nitrógeno de café debido a su actividad antitumoral. Está presente en alrededor de 1% sobre una base de peso seco, pero es térmicamente inestable y por lo tanto puede conducir a otros materiales nitrogenados tales como piridinas y pirroles.

El ácido quínico es uno de los ácidos dominantes que se encuentran en el grano de café.

El acido clorogénico se encuentra en la bebida y es el encargado de realizar los efectos de un antioxidante en el organismo. Su consumo protege a las neuronas de los radicales libres.