Theobromin gehört zu den Methylxanthinen und hat die chemische Bezeichnung 3,7-dimethylxanthin; C7H8N4O2 (Windholz 1983a). Die Methylxanthine weisen eine geringe Löslichkeit auf, welche jedoch bei der Bildung von Komplexen erhöht ist (Serafin 1995a). 1 g löst sich in 3000 ml Wasser, 1 ml kochendem Wasser oder 2220 ml 95%igem Alkohol (Windholz 1983a).
Theobromin ist der Hauptinhaltsstoff (1,5 - 3%) der Kakaobohnen (Kraupp 1987a), kommt aber auch im Tee und in Cola-Nüssen vor (Windholz 1983a). Es ist somit in verschiedenen Kakaoprodukten, inkl. der Schokolade vorhanden (Humphreys 1988a). In der Schokolade sind 960 mg Theobromin pro 453 g (1 Pfund) Schokolade enthalten; d.h. 212 mg pro 100 g (Glauberg 1983a).