Der Anteil der Kohlenhydrate im Kaffee beträgt zwischen 30 und 40 %. Sie sind damit die eine bedeutende Funktion. Sie bestehen zumeist aus wasserunlöslichen und -löslichen Polysacchariden sowie zu einem kleineren Teil aus Zuckern wie Saccharose, Glucose usw. Mit seigendem Röstgrad werden die Kohlenhydrate stark verändert. Sie werden entweder zu anderen Verbindungen abgebaut oder aber sie verschwinden fast völlig wie die oben erwähnten Zuckerstoffe. Die wasserunlöslichen Polysaccharide, die die Zellwandsubstanzen der Kaffeebohne bilden, bleiben beim Aufguss des Getränks als Kaffeesatz zurück.

Beim Rohkaffee liegt der Wassergehalt bei ca. zwischen 10 und 13 %. Durch den Röstvorgang reduziert sich der Anteil durch Entweichen vorübergehend auf 1 bis 2,5 %, und steigt dann im Folgeprozess wieder leicht an. Die gesetzliche Grenze von maximal 5 % Wasseranteil im Röstprodukt wird dabei jedoch nicht überschritten.

Der Anteil an Fettstoffen im Rohkaffee liegt zwischen 10 und 13 %. Arabica-Kaffee enthält mehr Lipide oder Kaffeeöle, wie sie auch genannt werden, als der Kaffee Robusta. Die Substanzen nehmen beim Rösten kaum ab und daher steigt ihr prozentualer Anteil anhand des Einbrandverlustes im Röstkaffee. Die Fettstoffe sind jedoch kaum wasserlöslich und gelangen daher nur zu einem geringen Teil in die Tasse.

In der Zelle der Kaffeebohne befinden sich die Lipide. Ein kleiner Teil überzieht als „Kaffeewachs” in feinster Schicht die Oberfläche der Bohne. Meist sind es Triglyceride und Diterpenester, die die Kaffeeöle bilden. In den Fettstoffen sind die wichtigsten vorkommenden Fettsäuren die Linolsäure und die Palmitinsäure. Säuren wie Ameisensäure, Essigsäure und Milchsäure liegen in nur  kleineren Anteilen vor. Kahweol und Cafestol Verbindungen gehören ebenfalls zu diesem Bereich, diese früher eine große Rolle bei der Beurteilung des Kaffees gespielt.

Die Chlorogensäuren sind die wichtigsten Vertreter unter den Säuren. Diese Säuren werden im Röstprozess, je nach Röstgrad, zwischen 30 und 70 % abgebaut. Der Anteil aller Säuren im Rohkaffee liegt zwischen 4 und 5 %, allerdings tragen die Chlorogensäuren den Hauptanteil beitragen. Abgesehen von Mate (Paraguay-Tee) enthält Kaffee von allen Lebensmitteln die höchsten Konzentrationen an Chlorogensäuren.

Die natürlichen Eiweißstoffe (Proteine) sind im Rohkaffee zu etwa 11 % verteten sie kommen im Röstkaffee nicht mehr vor. Sie werden durch die Hitzeeinwirkung zum Teil abgebaut oder setzen sich mit Kohlenhydraten und den Chlorogensäuren zu Bräunungsprodukten um.

Alkaloide sind stickstoffhaltige Natursubstanzen, sie kommen in bestimmten Pflanzengattungen vor. Beim Kaffee ist an erster Stelle das Koffein zu erwähnen, das je nach Sorte zwischen 0,8 und 2,5 % Anteil ausmachen kann. Durch den Röstvorgang ändert sich der Koffeingehalt so gut wie nicht. In diese Stoffgruppe gehören zudem das Trigonellin und die Nicotinsäure. Trigonellin wird beim Rösten bis zu 75 % abgebaut. Die dabei entstehenden Substanzen sind speziell die Nicotinsäure (Niacin) erwähnenswert. Sie wirkt als Vitamin im menschlichen Organismus. So enthält eine Tasse Kaffee in etwa ein Zehntel des Tagesbedarfs eines Erwachsenen an Niacin. In Spuren sind übrigens auch noch Teile von Theobromin und Theophyllin im Kaffee vorhanden.

Der Mineralstoffgehalt unterliegt bei einem Naturprodukt starken Schwankungen. Kaffeeart, Anbaugebiet, Bodenbeschaffenheit sowie Düngung beeinflussen ihre unterschiedlichen Anteile. Zudem rechnet man mit rund 4 % Mineralstoffen im Rohkaffee, hiervon gehen 90 % in das Getränk über. Den größten Prozentsatz nimmt Kalium ein, gefolgt von Kalzium, Magnesium und Phosphor als Phosphat. Als Spurenelemente können so gut wie alle anderen Mineralstoffe nachgewiesen werden. Erfreulich ist es jedoch, dass im Kaffee sehr niedrige Gehalte an Schwermetallen oder sonstigen Rückständen festgestellt werden. Wenn doch Rückstände festzustellen sind,  liegen sie an der Nachweisgrenze.

Der Röstkaffee ist einer der aromatischsten Lebensmittel, sie haben einen Gehalt von bis zu 0,1 % flüchtigen Aromastoffen. Sie bilden sich erst durch den Röstprozess und sind im Rohkaffee noch nicht vorhanden. Diese Geruchs- und Geschmacksstoffe, die in der Summe das Aroma bilden, machen erst die Einzigartigkeit des Kaffees aus, denn alle anderen Inhaltsstoffe des Kaffees tauchen mehr oder weniger in einigen pflanzlichen Produkten auf, wenn man vom Koffein einmal absieht. Die ersten Untersuchungen der Aromasubstanzen begannen vor rund 70 Jahren. Über 800 flüchtige Verbindungen des Röstkaffees sind seitdem entdeckt worden. Besonders seit den 60er Jahren hat mit den verbesserten Analysetechniken die Anzahl der identifizierten Verbindungen deutlich zugenommen. Nach wie gibt es allerdings noch einige 100 Stoffe die bisher nicht aufgedeckt worden sind.

Daher ist es nicht verwunderlich, dass es bis heute noch nicht gelungen ist, das Kaffeearoma künstlich zu erzeugen, zum Beispiel durch Mischen der bisher identifizierten Bestandteile. Erstaunlich ist ebenfalls, dass kein einzelner Aromastoff den typischen Kaffeegeruch auch nur annähernd erzeugt.

Der Natur des flüchtigen Kaffeearomas bleibt jedoch noch ein Geheimnis, so sind die Kenntnisse über die Chemie der spezifischen nichtflüchtigen Kaffeegeschmacksstoffe noch viel lückenhafter. Der bittere Geschmack des Kaffees ist nach heutigem Wissensstand nicht nur auf das Koffein, sondern auch auf Substanzen, die durch die Maillard-Reaktionen entstehen, zurückzuführen. Unter dieser Reaktion versteht man die Umsetzung von Kohlenhydraten mit den Eiweißen unter Hitze. Welche Zusammenhänge für die „feine Säure” des hochwertigen Kaffees verantwortlich sind ist noch nicht gelöst und das obwohl schon 83 verschiedenen Säuren im Kaffee entdeckt wurden.