Nu există nicio diferență relevantă, ambele denumesc aceeași substanță. Singurele diferențe apar la nivel lingvistic (respectiv în originea cuvintelor, „cafeină” fiind preluat în română pe filieră germană, iar „cafeină” din franceză) și de popularitate.
În ceea ce privește popularitatea, „cofeină” era, din câte știu, forma cea mai răspândită până acum nu prea mult timp. De când cu internetul însă, pare să fi fost surclasat de „cafeină”, probabil ca urmare a omniprezenței englezei.
În dicționare apar amândouă de mult timp. Atât în cele generale (DEX, inclusiv în versiunea 1986), cât și în cele de specialitate (de ex., Dicționarul de chimie, Ed. Tehnică, 1965).