脫咖啡因咖啡中會殘留少量的咖啡因，約占3%。
咖啡豆必須浸泡數小時才能去除咖啡因。
除咖啡堿有幾種方法，但是大多數咖啡豆都要浸泡幾個小時。這個過程可以去除97%的咖啡因，也可以去除大部分的風味分子。然后用活性炭過濾掉浴缸里的咖啡因，咖啡豆浸泡后重新吸收味道。或者，可以用一批最初的咖啡豆來浸浴使后續批次的咖啡在烘焙過程中不會損失這些分子。
咖啡通常在烘焙過程中脫咖啡因。
比如瑞士水處理，純凈水處理，或者山水處理，這些方法不使用化學物質來去除咖啡因。
脫咖啡因咖啡仍然含有一些咖啡因，對于那些必須完全避免使用興奮劑的人來說可能是個問題。
化學過程相似，包括間接法和間接法，熱水在咖啡豆中循環，去除咖啡因和風味分子。洗澡時去掉咖啡豆，水用與咖啡因結合的氯甲烷處理。將水加熱到114華氏度（45.5攝氏度）會破壞氯甲烷化合物，咖啡豆會吸收咖啡因，當咖啡豆重新進入浴缸時，咖啡豆會重新吸收它們的味道這被稱為間接法，因為咖啡豆從不直接接觸甲基氯乙烷。
氯甲烷是一種劇毒致癌物，但是在103.55華氏度（39.75攝氏度）下很容易被破壞。咖啡在大約200華氏度（93攝氏度）下釀造，在400華氏度（204攝氏度）下烘烤。研究表明，任何殘留的化學殘留物都遠遠低于美國食品和藥物管理局（FDA）設定的百萬分之十的限量。
直接法用于聲稱，"天然脫咖啡因咖啡"這個過程使用乙酸乙酯，在一些水果中發現的一種天然分子，很容易與咖啡因結合。方法與上述類似，只是咖啡豆不會從浴缸中取出，直接與乙酸乙酯接觸。乙酸乙酯在104攝氏度（40攝氏度）下沸騰，并在這個過程中加熱浴液。乙酸乙酯不是致癌物。
使用氯甲烷和乙酸乙酯去除后，再轉售給第三方，用于消費品。
德國人Ludwig Roselius是1900年第一個設計脫咖啡堿工藝的人。他將自己的咖啡稱為"無咖啡因"，后來簡稱為"Sanka，"通用食品公司在1932年收購并開始銷售后，這個名字在全世界都得到了認可。
咖啡豆在烘焙前會被去除。