El chocolate contiene aproximadamente 380 productos químicos conocidos diferentes. Una de las sustancias químicas más distintivas del chocolate es la teobromina, que es similar en estructura al café y afecta al cuerpo humano como una forma más débil. El chocolate también contiene feniletilamina, que es una sustancia química relacionada con la anfetamina, y sustancias químicas que se parecen a los opioides.
La teobromina es una de las metilxantinas presentes en el chocolate. Es un estimulante y se puede utilizar para fines médicos, incluido el tratamiento de la presión arterial alta y la acumulación de líquidos corporales. También puede ser tóxico o letal en grandes dosis y actúa como una neurotoxina que causa problemas cardíacos, renales y del sistema nervioso. Es especialmente dañino para los perros y animales que metabolizan la teobromina lentamente. Por lo general, cuanto más oscuro y puro sea el chocolate, mayores serán los niveles de teobromina, aunque la cantidad en granos de cacao individuales puede ser muy importante.
Algunos de los opioides presentes en el chocolate son los mismos que se encuentran naturalmente en el cuerpo y producen formas más leves de los efectos de sentirse bien asociados con el THC y la marihuana. Los investigadores debaten si las cantidades encontradas en el chocolate son lo suficientemente grandes como para ser significativas. Los efectos de la feniletilamina en el chocolate pueden causar cambios en la presión arterial y en los niveles de azúcar en la sangre al igual que la teobromina. Debido a su asociación con las endorfinas, la feniletilamina a veces se denomina "droga del amor".