La durezza dell'acqua, ovvero la concentrazione di sali di calcio e magnesio, rappresenta un fattore critico per l'estrazione del caffè espresso. Il riscaldamento favorisce infatti la formazione nell'acqua di sali insolubili di calcio e magnesio, prevalentemente carbonati, ma anche solfati e silicati, che precipitano sulle superfici della macchina di estrazione, modificando così i coefficienti di scambio termico ovvero il trasferimento di calore tra l'elemento riscaldamente e l'acqua utilizzata per l'estrazione del caffè.

Questo alla lunga può costituire un serio problema alla macchina espresso. Infatti, la riduzione della velocità di trasferimento di calore può causare fenomeni di sovrariscaldamento con danni alle resistenze elettriche della macchina.

È stato inoltre rilevato che la durezza dell'acqua, unitamente al pH possono influire sul tempo di estrazione e sulle prorpietà schiumogene ed emulsionanti delle sostanze naturamente contenute nel caffè tostato. La regolazione della durezza dell'acqua viene attuata mediante l'utilizzo di resine a scambio ionico che legano gli ioni calcio e rilasciano ioni sodio (questi ultimi non contribuiscono alla durezza dell'acqua). Prove sperimentali hanno indicato che valori di durezza ottimali per l'estrazione del caffè si aggirano introno a 9 F (corrispondenti a 9 mg/l di carbonato di calcio).