El cacao es un alimento que posee atributos sensoriales y organolépticos que dependen de procesos de poscosecha como la fermentación. Este proceso además de afectar el perfil sensorial, incide sobre las reacciones químicas y por consiguiente, en la calidad del producto. Por lo anterior, el objetivo de este estudio es realizar una caracterización química y sensorial de muestras de cacao (Theobroma cacao L.) de diferentes fincas cacaoteras en el departamento del Huila, Colombia. Se realizó además un análisis bromatológico, se determinaron los metabolitos secundarios (cafeína y teobromina) y polifenoles totales, así como compuestos de la fracción volátil utilizando cromatografía de gases por microextracción en fase sólida en el modo headspace (HS-SPME); por último, se realizó una clasificación de las muestras (aceptable, desagradable y contaminada) resultado de un panel de catación. En general, se encontraron muestras de cacao con características bromatológicas en niveles aceptables, presencia de compuestos volátiles especiales (linalool y oxido de linalool) que incidieron en los atributos sensoriales (floral). Así mismo, niveles de cafeína y teobromina en un nivel adecuado que se tradujo en el sabor amargo. Se encontró una relación entre los compuestos de la fracción volátil y las variables del análisis bromatológico, metabolitos secundarios y polifenoles totales que incidieron en la calidad del producto.