Durante los últimos años se han realizado múltiples estudios acerca de cómo es el mecanismo de acción de la cafeína y los otros componentes del café en el ejercicio físico, principalmente en deportes de resistencia o larga duración como carreras tipo maratón o ciclismo. Parece ser que la cafeína también puede mejorar la velocidad y la potencia en esfuerzos más cortos pero más intensos, aunque existen menos estudios al respecto y es más complicado valorar los resultados. Lo mismo ocurre en deportes mixtos, de equipo o en deportes de raqueta.
En relación a los efectos adversos, podrían darse molestias gastrointestinales por irritación gástrica en forma de acidez ya que, a pesar de que la cafeína es alcalina, el café tiene un pH de 4,7-5,5. En algunos casos estas molestias se acentúan como consecuencia del propio esfuerzo.
El reflejo gastro-cólico posterior a su consumo puede ser también una limitación, acelerando el tránsito intestinal y ejerciendo de esta manera un cierto efecto laxante que en individuos sensibles puede provocar un aumento de la frecuencia de deposiciones, sobre todo si se asocia a situaciones estresantes como la competición.
Por otro lado, las alteraciones del sueño podrían acentuarse en el caso de realizar una actividad física de alta intensidad en las últimas horas del día. Ello conlleva una descarga importante de cortisol que, unida al consumo del café por la tarde-noche, puede dificultar el descanso.
Aunque hay estudios realizados que el café, por su contenido en cafeína, puede aumentar el rendimiento deportivo. Se aconseja que, para evitar cualquier molestia o efecto adverso, no se consuma café por primera vez antes de una competición deportiva sin que se haya probado antes en los entrenamientos.