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  於1888年,茶鹼首先被一位德國生物學家阿爾貝希特·科塞爾(Albrecht Kossel)從茶葉中萃取所得。於1896年,茶鹼被另一位德國自然學家威廉·特勞伯(Wilhelm Traube)通過化學方法證明併合成。茶鹼首次被用於醫學用途,是在二十世紀50年代應用於哮喘的治療。

  茶鹼代謝最開始是發生在肝臟中細胞色素P450酶:CYP1A2和CYP2E1。主要的代謝產物有1-甲基黃嘌呤,3-甲基黃嘌呤和1,3-二甲基尿酸。

  副作用與血藥濃度的關聯性很高,當血藥濃度小於10mg/L時極少出現副作用。所以,大劑量給藥時最好測定血藥濃度,以便指導安全用藥。最常見的副作用是噁心、嘔吐、頭痛,這些現象與磷酸二酯酶抑制有關。腺苷受體阻滯可導致利尿、心悸,劑量更高的情況下可出現心律失常、癲癇發作甚至死亡。突然停用茶鹼類藥物,可能導致哮喘惡化。有多種干擾茶鹼代謝的藥理及病理生理過程,包括: 存在上述因素時,應增加茶鹼血藥濃度監測的頻率。  茶鹼對動物的神經系統可能有不良影響,例如對貓狗來說可可鹼(巧克力)、茶鹼(茶飲、茶料理)與咖啡因(咖啡)都具強烈毒性。
茶鹼(英語:Theophylline)是一種化學物質,廣泛存在於自然界中的紅茶和綠茶中,是一種磷酸二酯酶 (PDE) 抑制劑,可廣泛用於治療呼吸系統疾病。它具有與咖啡因類似的結構和藥理學特性。