Theobromin ist wie Koffein ein Methylxanthin. Es handelt sich bei Theobromin um das 3,7-Dimethylxanthin, während Koffein (1,3,7-Trimethylxanthin) eine Methylgruppe mehr trägt.
Theobromin ist vor allem im Kakao und seinen Produkten enthalten. Seine Wirkung auf den menschlichen Organismus ähnelt der des Koffeins, ist aber deutlich schwächer.