Für die Unterschiede zwischen Espresso und Filterkaffee ist sowohl die Röstdauer der Kaffeebohnen als auch die Zubereitungsart verantwortlich.
Für Espresso werden die Kaffeebohnen deutlich länger geröstet als für Filterkaffee. Sie erhalten dadurch eine dunklere Farbe und ein kräftigeres Aroma. Durch die Röstung verringert sich der Wassergehalt des Rohkaffees, die enthaltenen Kaffeesäuren werden teilweise abgebaut.
Für die Zubereitung von Espresso werden die Kaffeebohnen fein gemahlen, um die Oberfläche, die bei der Zubereitung mit dem Wasser in Kontakt kommt, zu vergrößern. Das fein gemahlene, zusammengepresste Kaffeepulver wird mit nicht ganz so heißem Wasser, aber unter hohem Druck rund 25 Sekunden lang durch ein Sieb extrahiert. Durch den Druck entsteht an der Oberfläche eine feine Schaumschicht, „Crema“ genannt.
Für die Zubereitung von Filterkaffee werden die gerösteten Bohnen gröber, nämlich nur mittelfein, gemahlen. Das mittelfein gemahlene Kaffeepulver wird mit heißem Wasser ohne Druck überbrüht und mehrere Minuten lang durch Filterpapier extrahiert.
Espresso gilt als magenschonender als Filterkaffee, da bei der Zubereitung weniger Säuren, weniger Bitterstoffe und weniger Koffein extrahiert werden. Entgegen landläufiger Meinungen enthält eine Portion (Mokkatasse) Espresso deutlich weniger Koffein als eine Portion (größere Tasse) Filterkaffee. Da beim Espresso weniger Wasser verwendet wird, ist sein Geschmack intensiver. Zusätzliche Unterschiede können sich aus der Art der verwendeten Kaffeesorte (Arabica, Robusta) bzw. deren Mischverhältnis ergeben.