Ciocolata conține aproximativ 380 de substanțe chimice cunoscute. Unul dintre cele mai distinctive substanțe chimice din ciocolată este teobromina, care are o structură similară cu cea a cafelei și afectează corpul uman ca o formă mai slabă a acestuia. Ciocolata conține, de asemenea, feniletilamină, care este o substanță chimică legată de amfetamină, și produse chimice care seamănă cu opioide.
Teobromina este una dintre metilxantinele prezente în ciocolată. Este un stimulant și poate fi utilizat în scopuri medicale, inclusiv tratarea hipertensiunii arteriale și acumularea de fluide corporale. De asemenea, poate fi toxic sau letal în doze mari și acționează ca un neurotoxin care provoacă probleme la nivelul inimii, rinichilor și sistemului nervos. Este deosebit de dăunător pentru câini și animale care metabolizează încet teobromina. În mod obișnuit, cu cât ciocolata este mai întunecată și mai pură, cu atât este mai mare nivelul teobrominei, deși cantitatea de boabe de cacao poate fi foarte mare.
Unele dintre opioidele prezente în ciocolată sunt aceleași cu cele care se găsesc în mod natural în organism și produc forme mai blânde ale efectelor benefice asociate cu THC și marijuana. Cercetătorii dezbat dacă cantitățile găsite în ciocolată sunt suficient de mari pentru a fi semnificative. Efectele feniletilaminei în ciocolată pot provoca modificări ale tensiunii arteriale și ale nivelului zahărului din sânge, la fel ca teobromina. Datorită asocierii sale cu endorfine, feniletilamină este uneori numită "medicament de dragoste".
