Los nutrientes primarios del cacao, además de las grasas que provienen de la manteca de cacao, incluyen carbohidratos y proteínas y, en menor proporción, minerales como el magnesio (que interviene en procesos del sistema inmune), fósforo (ayuda a la formación de los huesos), potasio (permite mantener el equilibrio del agua en el organismo) y teobromina, compuesto orgánico que contiene nitrógeno y pertenece al grupo de los compuestos químicos denominados alcaloides; a este componente se atribuye el típico sabor amargo del chocolate que, además, produce efectos similares a los de la cafeína, es decir, estimula el sistema nervioso central.

El cacao contiene también cafeína, compuestos antioxidantes llamados polifenoles, y agua. Su elevado valor calórico se debe fundamentalmente a la alta proporción de grasas y azúcares. A pesar de que se conoce la mayor parte de los componentes del chocolate, recientes descubrimientos, especialmente relacionados con su contenido de sustancias antioxidantes con efectos protectores para la salud, han atraído gran interés.