空腹喝咖啡头晕主要是由于空腹时喝咖啡，咖啡当中的咖啡因，有兴奋中枢神经的作用，在空腹的时候饮用咖啡，由于吸收速度比较快，所以容易引起头晕，甚至头痛的症状。
另外，空腹喝咖啡后会刺激到胃黏膜，导致胃黏膜收缩、胃底静脉网痉挛，引起脑部供血不足，产生头晕的症状，同时咖啡能够使肾上腺素分泌骤增，以至心率加快，血压升高可以出现头晕的症状。
咖啡是利尿剂，喝完咖啡后会尿量增加，也会由于空腹时血容量的降低，有效循环血量减少，导致脑供血不足，出现头晕的症状。