氨茶碱最常见的严重不良反应主要包括神经系统反应、心血管系统反应以及其他方面的反应。一般来说，氨茶碱血药浓度超过20μg/mL时，就较易出现严重不良反应。
神经系统方面的严重不良反应
中枢神经系统兴奋表现： 患者可能会出现烦躁不安、失眠等症状。严重时还可能发生惊厥，这是比较危险的情况。比如部分患者在使用氨茶碱后，会突然出现难以控制的抽搐，这就是中枢神经系统过度兴奋导致的惊厥表现。头痛： 有些患者在应用氨茶碱后会出现较为剧烈的头痛，这也是神经系统不良反应的一种常见表现，头痛可能会影响患者的日常生活和休息。
心血管系统方面的严重不良反应
心律失常： 氨茶碱可能会引起心律失常，常见的有室性心动过速等。患者可能会感觉心跳不规则、心慌等。例如心电图检查可发现患者出现室性早搏频繁，进而发展为室性心动过速的情况。血压波动： 部分患者使用氨茶碱后会出现血压的明显波动，可能表现为血压骤升或骤降。血压骤升时可能会增加患者心脑血管意外的风险，而血压骤降则可能导致患者出现头晕、乏力等不适，严重时可能引发休克等更严重的状况。
其他严重不良反应
胃肠道反应加重： 虽然胃肠道反应本身较常见，但严重时也不容忽视。氨茶碱可能会导致严重的恶心、呕吐，甚至出现呕血的情况。这是因为氨茶碱对胃肠道黏膜有刺激作用，严重时会损伤胃肠道黏膜，引起出血等严重表现。过敏反应： 少数患者可能会出现严重的过敏反应，如过敏性休克。表现为突然出现呼吸困难、面色苍白、口唇发绀、血压下降等。这种过敏反应来势凶猛，如果不及时抢救，会危及患者生命。