Cà phê hòa tan đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều thập kỷ vì sự tiện lợi, chỉ đơn giản bằng cách pha với nước nóng và quấy cho tan. Kể từ khi phát minh ra cà phê hòa tan, các nhà nghiên cứu đã tìm cách cải thiện sản phẩm trong nhiều cách khác nhau.
Việc sản xuất cà phê hòa tan bắt đầu với việc pha cà phê trong các thiết bị chiết xuất hiệu suất cao. Nước được đưa qua một loạt từ 5 - 8 cột chứa hạt cà phê. Ban đầu nước đi qua một số ô ở nhiệt độ nóng khoảng 140 - 180 độ C, ít nhất một số trong đó hoạt động ở áp suất cao hơn trong khí quyển, để tách các thành phần khó khăn như carbohydrate. Sau đó nó đi qua các ô ở nhiệt độ thấp hơn, khoảng 100 độ C để khai thác các yếu tố hương vị. Các chiết xuất sau đó được đưa qua một bộ trao đổi nhiệt để làm mát xuống khoảng 5 độ C. Đến cuối của chu kỳ này, các chiết xuất cà phê có chứa 20 - 30% chất rắn. Sau một bước lọc, cà phê pha được tiếp tục điều chế để tăng nồng độ, mục đích là để tăng hàm lượng chất rắn trong chiết xuất lên khoảng 40%.
Trong một số trường hợp, chất lỏng được xử lý trong một máy ly tâm để tách nước từ chiết xuất cà phê. Một kỹ thuật khác để loại bỏ nước bằng cách bốc hơi trước khi làm mát là ủ chiết xuất. Một lựa chọn thứ ba là làm mát các chiết xuất đủ để đóng băng nước, và sau đó tách các tinh thể băng từ cà phê cô đặc.
Trong các bước trên, các yếu tố thơm dễ bay hơi đi và phải được phục hồi trong một vài giai đoạn của quá trình sản xuất. Để bảo tồn càng nhiều mùi thơm và hương vị càng tốt, các chiết xuất cà phê phải được rút đi càng nhiều oxy càng tốt. Điều này được thực hiện bằng cách tạo bọt khí, chẳng hạn như carbon dioxide hoặc nitơ, thông qua các chất lỏng trước khi nó đi vào giai đoạn sấy làm mất nước.
Hai phương pháp cơ bản có sẵn để chuyển đổi các chiết xuất cà phê lỏng thành dạng khô là sấy phun hoặc đóng băng khô. Bột kết quả chỉ còn chứa khoảng 2 - 4% độ ẩm. Mùi hương dễ bay hơi đã được thu hồi từ các bước trước đó trong quá trình sản xuất sẽ được phun trên các hạt cà phê khô trước khi đóng gói.
Hạt cà phê hòa tan có tính hút ẩm mạnh, nghĩa là chúng có thể hấp thụ độ ẩm từ không khí, vì vậy cần được đóng gói trong điều kiện độ ẩm thấp nhất để giữ các sản phẩm khô đến khi mở ra sử dụng. Ngoài ra, để ngăn ngừa mất mùi thơm và hương vị, sản phẩm cũng được đóng gói trong môi trường oxy thấp (thường là carbon dioxide hoặc nitơ).