Химический состав чистого какао представляется очень интересным, указывая на содержание в последнем не одних только вкусовых, но отчасти и пищевых веществ. Характерным для бобов какао является содержащийся в них алкалоид — теобромин (около 1,5 %), другой алкалоид, сходный с теином (около 0,3 %), весьма большое количество жира (около 50 %) и особое красящее вещество (Kakboroth — около 5 %); далее, в какао содержится крахмал (5-7 %), обильное количество белков (около 14 %), гумми, клетчатка и минеральные соли (3-4, 5 %). Теобромин диметилксантин — C2H5(CH3)2N2O4, впервые в 1841 г. открытый в бобах К. Воскресенским, представляет собой белый, кристаллизующийся в хорошо выраженных ромбических призмах, порошок, очень трудно растворимый в воде и алкоголе (в 1600 ч. воды или в 4200 ч. алкоголя при 17°, в 149 ч. кипящей воды и в 420 ч. кипящего алкоголя), легче — в кипящем хлороформе (1 ч. теобромина на 105 ч. последнего). При кипячении в течение суток, с безводным йодистым метилом, осаждённого из аммиачного раствора, серебряного соединения теобромина, получается кофеин; подобно последнему, теобромин даёт с азотной кислотой и аммиаком характерную мурексидную пробу (окрашивание в пурпурно-фиолетовый цвет). — Какаовое масло состоит, по Траубу, из глицеридов кислот олеиновой, пальмитиновой, стеариновой и арахидоновой; в свежем состоянии оно имеет желтовато-белый цвет, после долгого хранения — более белый; хорошо растворяется в двойном, по весу, количестве холодного эфира. Удельный вес какаового масла, по Гагеру, = 0,945-0,952; температура плавления, по Ziperer’y = 31,5° — 34,25°. Извлечённое из какао масло, ввиду его нежности и незначительной склонности к прогорканию, пользуется очень широким применением в парфюмерии, для приготовления косметических мазей, а так же как constituens для свечек (suppositoria), прямокишечных и влагалищных.