Çikolata, yaklaşık 380 farklı bilinen kimyasal madde içerir. Çikolatadaki en belirgin kimyasallardan biri, kahveye benzer yapıda olan ve insan vücudunu daha zayıf bir şekli gibi etkileyen teobromindir. Çikolata ayrıca, amfetaminle ilgili bir kimyasal olan fenilelamin ve opioidlere benzeyen kimyasallar da içerir.
Teobromin, çikolatada bulunan metilksantinlerden biridir. Bir uyarıcıdır ve yüksek tansiyon tedavisi ve vücut sıvılarının birikmesi de dahil olmak üzere tıbbi amaçlar için kullanılabilir. Ayrıca büyük dozlarda toksik veya öldürücü olabilir ve kalp, böbrek ve sinir sistemi sorunlarına neden olan bir nörotoksin olarak işlev görür. Özellikle teobromini yavaşça metabolize eden köpekler ve hayvanlar için zararlıdır. Tipik olarak, çikolata ne kadar koyu ve saf olursa, ayrı ayrı kakao çekirdeğindeki miktar çok fazla olabilmesine rağmen teobromin seviyesi o kadar yüksek olur.
Çikolatada bulunan opioidlerin bazıları, vücutta doğal olarak bulunanlarla aynıdır ve THC ve esrar ile ilişkili iyi hissettiren etkilerin daha yumuşak biçimlerini oluşturur. Araştırmacılar, çikolatada bulunan miktarların anlamlı olacak kadar büyük olup olmadığını tartışırlar. Feniletilaminin çikolatadaki etkileri, tıpkı teobromin gibi kan basıncı ve kan şekeri seviyelerinde değişikliklere neden olabilir. Endorfinlerle ilişkisi nedeniyle, feniletilamine bazen "aşk ilacı" da denir.
