Tác dụng phụ của việc uống trà khử caffein bao gồm nhức đầu, chóng mặt, ngứa và cảm thấy ngất xỉu. Trà khử caffein trải qua một quá trình xử lý hóa học trong quá trình sản xuất để loại bỏ caffein khỏi đồ uống. Một số phương pháp xử lý hóa học, chẳng hạn như carbon dioxide và ethyl acetate, làm thay đổi hương vị của trà, trong khi quá trình xử lý methylene chloride có thể tạo ra các phản ứng có hại cho sức khỏe.
Bất kể phương pháp điều trị nào, hầu hết các hóa chất trong trà đã khử caffein đều tồn tại ở một lượng nhỏ, ít gây nguy hiểm cho sức khỏe. Tuy nhiên, một số người trở nên nhạy cảm với hóa chất metylen clorua. Chỉ tiếp xúc nhiều và lặp lại mới tạo ra các triệu chứng, chủ yếu ảnh hưởng đến đầu và phần trên cơ thể. Mặc dù không ảnh hưởng đến sức khỏe nhưng phương pháp xử lý bằng carbon dioxide và ethyl acetate làm suy yếu các loại trà và thay đổi hương vị của chúng.
