O chocolate contém cerca de 380 produtos químicos diferentes conhecidos. Um dos produtos químicos mais característicos do chocolate é a teobromina, que tem uma estrutura semelhante à do café e afeta o corpo humano como uma forma mais fraca. O chocolate também contém feniletilamina, que é uma substância química relacionada à anfetamina, e substâncias que se assemelham a opioides.
A teobromina é uma das metilxantinas presentes no chocolate. É um estimulante e pode ser usado para fins médicos, incluindo o tratamento da hipertensão e do acúmulo de fluidos corporais. Também pode ser tóxico ou letal em grandes doses e atua como uma neurotoxina, causando problemas cardíacos, renais e do sistema nervoso. É especialmente prejudicial para cães e animais que metabolizam a teobromina lentamente. Normalmente, quanto mais escuro e puro o chocolate, maiores são os níveis de teobromina, embora a quantidade em grãos de cacau individuais possa muito.
Alguns dos opioides presentes no chocolate são iguais aos encontrados naturalmente no corpo e produzem formas mais suaves dos efeitos de bem-estar associados ao THC e à maconha. Os pesquisadores debatem se as quantidades encontradas no chocolate são grandes o suficiente para serem significativas. Os efeitos da feniletilamina no chocolate podem causar alterações na pressão arterial e nos níveis de açúcar no sangue, assim como a teobromina. Por causa de sua associação com endorfinas, a feniletilamina às vezes é chamada de "droga do amor".
