Серцева діяльність під дією кофеїну посилюється, серцеві скорочення стають більш інтенсивними та частішими. У колаптоїдних і шокових станах артеріальний тиск під дією кофеїну підвищується, однак у разі нормального артеріального тиску суттєвих змін не відбувається, оскільки водночас зі збудженням судинного центру і серця розширюються також судини скелетних м'язів та інших органів тіла (мозку, серця, нирок) (щоправда судини органів черевної порожнини звужуються).