由美国佐治亚大学奥康纳教授领导的研究小组以不经常摄入咖啡因且不常锻炼的女大学生为研究对象，结果发现，做最高强度运动后，服用咖啡因使肌肉疼痛感减少48%。
研究小组最初的研究发现，不常摄入咖啡因的男大学生，运动前一小时摄入大剂量的咖啡因，随后进行持续30分钟的中等强度自行车运动，发现大腿肌肉疼痛率明显降低。接下来他们分别给予不同剂量的咖啡因，发现缓解肌肉疼痛的效果与咖啡因的剂量相关。
对于咖啡因减轻肌肉疼痛的机理目前还不很清楚，可能的解释是咖啡因通过阻断身体内的腺苷受体而起的作用，而腺苷是一种引起疼痛的化学物质。
不过，上述研究结果都基于不经常摄入咖啡因的受试者而得出，而且受试者人数较少，可能对经常摄入咖啡因的人不太适用，因为他们对咖啡因止痛效果的敏感性较低。
虽然这个效果还有待深入研究，但咖啡因减轻运动后肌肉疼痛比目前常用的一些镇痛药，如阿司匹林、萘普生和布洛芬的效果要好，至少是对那些不经常摄入咖啡因的人来说确是如此。尽管这样，对某些人来说，运动前服用咖啡因还需谨慎。太多的咖啡因会产生一些副作用，如神经衰弱、心悸和睡眠障碍等。
