El cacao es uno de los alimentos vegetales con mayor concentración de compuestos bioactivos, especialmente polifenoles, que han sido ampliamente estudiados por sus efectos sobre la salud cardiovascular, metabólica y cognitiva. 

Además de aportar sabor y aroma característicos, el cacao contiene minerales, fibra dietética y diversos compuestos naturales con actividad antioxidante. Los principales compuestos bioactivos del cacao son los flavonoides, particularmente las flavanoles como la epicatequina y la catequina. Estos compuestos poseen una elevada capacidad antioxidante y pueden contribuir a proteger las células frente al estrés oxidativo, además de favorecer la función del endotelio vascular y la producción de óxido nítrico, un compuesto que ayuda a mantener una adecuada circulación sanguínea.

El cacao también contiene de forma natural metilxantinas, principalmente teobromina y pequeñas cantidades de cafeína. La teobromina ejerce un efecto estimulante suave sobre el sistema nervioso central y puede contribuir a mejorar el estado de alerta, además de poseer propiedades vasodilatadoras y broncodilatadoras. A diferencia de la cafeína, su efecto estimulante suele ser más gradual y prolongado.

Además de sus compuestos bioactivos, el cacao aporta fibra dietética y minerales como magnesio, hierro, cobre, manganeso y potasio. Su contenido de fibra favorece la salud digestiva y puede contribuir a una mayor sensación de saciedad. Diversos estudios han asociado el consumo habitual de cacao rico en flavanoles, dentro de una alimentación equilibrada, con beneficios sobre la salud cardiovascular, la sensibilidad a la insulina, la función cognitiva y la reducción de marcadores de inflamación y estrés oxidativo. Estos beneficios dependen en gran medida del contenido de flavanoles presente en el cacao y pueden verse reducidos cuando se consume en productos con altas cantidades de azúcares añadidos o grasas.