Kofein, ki so ga v čaju odkrili pred približno 180 leti, so najprej imenovali tein. Po kemični sestavi je čajni kofein enak kofeinu iz kave. Vendar kofein v kavi obstaja v prosti, nevezani obliki, medtem ko se čajni kofein veže na aminokisline in čreslovine, kar je vzrok za drugačno delovanje čaja.

Kofein v čaju deluje dlje časa in blažje kot kofein v kavi. Razlog za to je že prej omenjena vezava čajnega kofeina na druge čajne sestavine, poleg tega pa skodelica čaja vsebuje bistveno manj kofeina kot skodelica kave. S skodelico kave zaužijete od 30 do 60% več kofeina kot s skodelico čaja.