Cây cà phê thuộc chi Coffea, họ Thiến thảo (Rubiaceae), một họ thực vật lớn gồm nhiều loài cây và bụi rậm nhiệt đới. Trong chi Coffea, hơn 120 loài đã được nhận dạng, nhưng chỉ có ba loài chính được sử dụng rộng rãi trong sản xuất cà phê thương mại là Coffea arabica (Arabica), Coffea canephora (Robusta), và Coffea liberica (Liberica). Các loài này khác nhau về đặc điểm sinh học, sinh trưởng và chất lượng hạt cà phê, tạo nên sự đa dạng trong hương vị và ứng dụng.
Coffea canephora (Robusta)
Cây C. canephora được nhiều người gọi bằng cái tên chung là robusta, nhưng nói một cách chính xác, Robusta chỉ đề cập đến một dòng C.canephora cụ thể; ngoài Robusta có một dòng khác phổ biến ở Brazil được biết đến với tên gọi là Conilon. Do đó, Robusta và Conilon không phải là những giống đơn lẻ, ổn định mà là những nhóm khác nhau của cùng một giống C. canephora.
- Đặc điểm thực vật học: Robusta là một loài cây mạnh mẽ hơn, cao từ 4-6 mét nếu không cắt tỉa, với lá lớn, màu xanh nhạt hơn Arabica. Cây ra hoa ít hơn và quả thường mất 10-11 tháng để chín.
- Đặc điểm di truyền: Robusta có 22 nhiễm sắc thể, ít biến thể hơn Arabica và có khả năng chống chịu tốt với sâu bệnh.
- Điều kiện sinh trưởng: Cây Robusta thích hợp với vùng đất thấp, nhiệt độ cao từ 24-30°C, độ cao dưới 800m, và chịu được khí hậu nóng ẩm hơn.
- Hương vị: Hạt Robusta thường có hương vị đậm đà, đắng rõ nét, ít chua, và hàm lượng caffeine cao hơn Arabica, tạo nên một cấu trúc vị mạnh mẽ, thường dùng trong cà phê hòa tan hoặc phối trộn.
- Thị phần: Robusta chiếm khoảng 40% sản lượng cà phê toàn cầu, với các quốc gia sản xuất lớn là Việt Nam, Indonesia, và Uganda.

Coffea liberica (Liberica)
Cà phê liberica (danh pháp hai phần: Coffea liberica, đồng nghĩa với Coffea excelsa) được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1903 ở Trung Phi, tại đây nó còn được gọi là Coffea dewevrei hoặc dewevreié. Chỉ đến năm 2006, cà phê excelsa mới chính thức được phân loại lại là giống dewevrei của loài liberica. Điều này làm cho cái tên excelsa gần như vô danh trong thị trường cà phê hiện đại, giống như cách các từ “cà phê robusta” được sử dụng rộng rãi để mô tả tất cả các giống C. canephora. Tổ chức Cà phê Quốc tế (ICO) không đưa ra số liệu thống kê chính thức về việc sản xuất hoặc buôn bán giống cà phê này, chỉ vì “cà phê excelsa” và “cà phê liberica” được xem là hai giống khác nhau.
- Đặc điểm thực vật học: Liberica là loài cây cao lớn nhất trong số ba loài, có thể đạt tới 20 mét trong tự nhiên. Lá Liberica to, quả và hạt cũng lớn hơn so với Arabica và Robusta.
- Điều kiện sinh trưởng: Liberica phát triển tốt ở vùng đất thấp, khí hậu nhiệt đới, và có khả năng chống chịu tốt với sâu bệnh cũng như biến đổi khí hậu.
- Hương vị: Hạt Liberica mang hương vị độc đáo, mạnh mẽ, thường có vị trái cây hoặc hoa quả rõ nét, đôi khi hơi hăng và cay. Liberica thường được sử dụng trong các sản phẩm đặc sản hoặc truyền thống.
- Thị phần: Sản lượng Liberica trên thế giới rất nhỏ, chiếm chưa đến 1%, và chủ yếu được trồng ở một số nước như Philippines, Malaysia, và một phần châu Phi.

Coffea arabica (Arabica)
- Đặc điểm thực vật học: Coffea arabica là loài cây bụi hoặc cây nhỏ, cao từ 2-4 mét khi được cắt tỉa và chăm sóc. Lá của Arabica có màu xanh đậm, bóng mượt, với hình bầu dục đặc trưng. Arabica thường ra hoa trắng thơm, và quả chín sau 7-9 tháng, thường có màu đỏ hoặc vàng.
- Đặc điểm di truyền: Arabica là loài cà phê duy nhất có 44 nhiễm sắc thể, tức là loài lưỡng bội, xuất hiện từ quá trình lai tạo tự nhiên giữa Coffea eugenioides và Coffea canephora.
- Điều kiện sinh trưởng: Loài này đòi hỏi điều kiện khí hậu mát mẻ, với độ cao từ 1.000 – 2.000m, nhiệt độ lý tưởng 15-24°C, và lượng mưa dồi dào nhưng không kéo dài.
- Hương vị: Hạt Arabica thường có hương thơm tinh tế, vị chua thanh, ngọt nhẹ, và hậu vị phức tạp, được ưa chuộng trong các dòng cà phê chất lượng cao.
- Thị phần: Arabica chiếm khoảng 60% sản lượng cà phê toàn cầu.

So sánh và giá trị thương mại
- Arabica dẫn đầu về chất lượng và giá trị thương mại nhờ hương vị tinh tế, phù hợp cho các sản phẩm cà phê đặc sản.
- Robusta có giá trị ở khả năng sản xuất cao, kháng bệnh tốt, và giá thành thấp hơn, đóng vai trò quan trọng trong ngành cà phê hòa tan.
- Liberica, tuy chiếm thị phần nhỏ, lại mang giá trị độc đáo về hương vị, phù hợp với thị trường ngách hoặc các sản phẩm địa phương.
Sự đa dạng trong các loài và giống cà phê không chỉ làm phong phú thêm văn hóa cà phê toàn cầu mà còn mở ra nhiều hướng đi trong sản xuất và sáng tạo sản phẩm.