Kakao obsahuje různé fytochemikálie, jako jsou flavanoly (včetně epikatechinu), prokyanidiny a další flavanoidy.Nejvyšší hladiny kakaových flavanolů se nacházejí v surovém kakau a v menší míře v hořké čokoládě, protože flavonoidy se během vaření používaného k výrobě čokolády degradují. Struktura theobrominu (název IUPAC: 3,7-dimethyl-1H-purin-2,6-dion) Zrna obsahují theobromin a mezi 0,1 % a 0,7 % kofeinu, zatímco suchá kávová zrna obsahují asi 1,2 % kofeinu.Theobromin nacházející se v kakaové sušině je rozpustný v tucích.