Produtos de cacau e chocolate foram recentemente reconhecidos como uma rica fonte de flavonóides, principalmente flavanóis, potentes agentes antioxidantes e anti-inflamatórios com benefícios estabelecidos para a saúde cardiovascular, mas com efeitos largamente não comprovados sobre o neurocognição e o comportamento. Nesta revisão, focalizamos as ações neuromodulatórias e neuroprotetoras dos flavonóides do cacau em humanos. Os flavonóides absorvidos penetram e se acumulam nas regiões cerebrais envolvidas na aprendizagem e na memória, especialmente o hipocampo. Acredita-se que as ações neurobiológicas dos flavanóis ocorrem de duas formas principais: (i) através de interações diretas com cascatas celulares que produzem expressão de proteínas neuroprotetoras e neuromodulatórias que promovem neurogênese, função neuronal e conectividade cerebral, e (ii) através de melhoria do fluxo sanguíneo e angiogênese no cérebro e sistemas sensoriais. Os efeitos protetores do consumo de flavanol a longo prazo no neurocognição e comportamento, incluindo o declínio cognitivo relacionado à idade e doenças, foram mostrados em modelos animais de envelhecimento normal, demência e acidente vascular cerebral. Alguns estudos observacionais e de intervenção humana parecem corroborar estes achados. As evidências de ação mais imediata dos flavanóis do cacau permanecem limitadas e inconclusivas, mas justificam mais pesquisas. Como um esboço para futuras pesquisas sobre o impacto do flavanol do cacau na cognição humana, humor e comportamento, ressaltamos a combinação de neuroimagem funcional com medidas cognitivas e comportamentais de desempenho.