Tumši brūnais cukurs ir cukurs, kas satur vismaz sešarpus procentus melases. Tam ir raksturīga tumši brūna krāsa un bagātīga melases garša, un tas ir arī ļoti mitrs. Ēdienu gatavošanā tumši brūno cukuru izmanto receptēs, kur vēlama dziļāka cukura garša, un daži cilvēki arī izbauda tējas, kafijas un citu dzērienu garšu. Daudzos tirgos tiek pārdots tumši brūnais cukurs, kā arī tam cieši radniecīgs māsīca gaiši brūnais cukurs, kas satur trīsarpus procentus melases.
Ir divi veidi, kā cukura rafinēšanas rūpnīca var ražot tumši brūno cukuru. Pirmajā gadījumā pārstrādes rūpnīca pārstrādātajam baltajam cukuram pievieno melasi, līdz tiek sasniegts pareizais procents. Cukuru var arī papildināt ar stabilizatoriem, lai atvieglotu ieliešanu un samazinātu salipšanu. Melases pievienošanas tehniku mājās var izmantot arī pavāri, kuriem nepieciešams brūnais cukurs, uz katru tasi (22 gramiem) baltā cukura pievienojot pusotru ēdamkarotes (190 mililitrus) melases.
Citas rafinēšanas rūpnīcas gatavo tumši brūno cukuru, vienkārši minimāli rafinējot cukuru, lai netiktu izņemta visa melase. Dabīgais brūnais cukurs tiek iegūts, saglabājot pirmo presēšanu, veidojot tumši brūnu drupinājumu, kurā ir daudz melases, savukārt minimāli rafinētas formas var izskalot, lai tās veicinātu kristalizāciju, padarot tās vieglāk apstrādājamas.
Strādājot ar brūno cukuru, ir svarīgi apzināties augstāku mitruma saturu. Brūna un baltā cukura maiņa receptē var radīt nevēlamas sekas, jo mitruma satura izmaiņas var izjaukt recepti. Receptes, kurās nepieciešams brūnais cukurs, var izrādīties sausas, ja izmanto balto cukuru, savukārt baltā cukura receptes var kļūt pārāk mitras, ja izmanto brūno cukuru. Ir svarīgi arī uzglabāt tumši brūno cukuru vēsā, sausā vietā hermētiskā traukā, lai tas nesaplūstu cietā masā.
Dažās receptēs ir nepieciešams brūnā un baltā cukura maisījums, brūnā cukura intensīvo aromātu nomierinot ar neitrālāku balto cukuru. Cilvēki, kuriem patīk intensīvāka brūnā cukura garša, šajās receptēs var izmantot tumši brūno cukuru, savukārt gaiši brūno cukuru var izmantot maigākai iedarbībai. Tumši brūnais cukurs arī izraisīs maizes izstrādājumu tumšumu, kā cilvēki, kas ir eksperimentējuši ar dažādiem cukura veidiem, to jau var būt pamanījuši.