În cafeaua decofeinizată rămâne o cantitate mică de cofeină, aproximativ 3%.
Există mai multe metode de decofeinizare a cafelei, dar cele mai multe implică înmuierea boabelor de cafea verde pentru o perioadă de câteva ore. Acest proces elimină aproximativ 97% din cofeină, dar și majoritatea moleculelor de aromă. Cărbunele activ filtrează apoi cofeina din baie, iar boabele se înmoaie pentru a reabsorbi aroma. Alternativ, un lot inițial de fasole poate fi utilizat pentru a satura baia cu molecule de aromă, astfel încât loturile ulterioare să nu piardă aceste molecule în proces.
Denumite cu denumiri cum ar fi procesul elvețian de apă, procesul de apă pură sau procesul de apă de munte, aceste metode nu folosesc substanțe chimice pentru a decafeina.
Procesele chimice sunt similare și includ metoda indirectă și metoda directă.
În metoda indirectă, apa fierbinte circulă prin boabe care elimină cofeina și moleculele de aromă. Baia se scapă de fasole, iar apa este tratată cu clorură de metilen care se leagă de cofeină. Încălzirea apei la 114 grade Fahrenheit (45.5 grade Celsius) distruge compusul de clorură de metilen, care ia cofeina cu el. Fasolea își reabsorb aroma atunci când este reintrodusă în baie. Aceasta se numește metoda indirectă, deoarece boabele de cafea nu intră niciodată în contact direct cu clorura de metilen.
Clorura de metilen este un carcinogen extrem de toxic, dar ușor de distrus la 103.55 F (39.75 C). Cafeaua este preparată la aproximativ 200 F (93 C) și prăjită aproape de 400 F (204 C). Studiile arată că orice reziduu chimic rămas scade cu mult sub limita FDA (Food and Drug Administration) stabilită la 10 părți per milion.
Metoda directă este utilizată în produsele care susțin „cafea decofeinizată natural”. Acest proces folosește acetat de etil, o moleculă naturală găsită în unele fructe, care se leagă cu ușurință de cofeina. Metoda este similară cu cea de mai sus, cu excepția faptului că boabele nu sunt îndepărtate din baie și vin în contact direct cu acetatul de etil. Acetatul de etil fierbe la 104 grade (40 C) și baia este încălzită în acest proces. Acetatul de etil nu este cancerigen.
Cofeina îndepărtată folosind clorură de metilen și acetat de etil este revândută terților pentru utilizare în produse consumabile.
Germanul, Ludwig Roselius, a fost primul care a conceput procesul de decofeinizare în 1900. El s-a referit la cafeaua sa drept „fără cafeină”, pe care l-a scurtat mai târziu în „Sanka”, un nume recunoscut în întreaga lume după ce General Foods a achiziționat și a început să o comercializeze în 1932.