Chloroplasty stanowią centra procesu fotosyntezy w komórkach niektórych glonów oraz w komórkach roślin wyższych. W przypadku roślin wyższych, w ich komórkach miękiszu asymilacyjnego można znaleźć około 50 do 200 chloroplastów. Są to organelle dyskowatego kształtu, ich większa średnica dochodzi do około 4 - 7 μm. Znacznie większą różnorodnością chloroplastów cechują się glony, gdzie ich liczba może się wahać od 1 do nawet 100. Chloroplasty są otoczone podwójną błoną biologiczną błona wewnętrzna tworzy wpuklenia do stromy chloroplastu, tworząc charakterystyczny układ błon wewnętrznych - tylakoidów. Wyróżniamy charakterystyczny układ tylakoidów, przypominający stosy monet (tylakoidy gran), połączonych tak zwanymi tylakoidami międzygranowymi. To właśnie w błonach tylakoidów znajdują się barwniki fotosyntetyczne (chlorofile a i b oraz karotenoidy). Tu również znajdują się nośniki elektronów (cytochromy, ferrodoksyny). Z kolei w stromie chloroplastów znajdują się enzymy biorące udział w asymilacji CO2 oraz metabolizmie węglowodanów. Chloroplasty zawierają również DNA, RNA i rybosomy, co świadczy o ich pewnej autonomii genetycznej.