I cloroplasti sono i siti di fotosintesi delle cellule eucariotiche. Catturano la luce solare e immagazzinano l'energia luminosa sotto forma di adenosina trifosfato e molecole di fosfato di adenina dinucleotide di nicotinammide. I cloroplasti svolgono un ruolo nella fissazione del carbonio, nella sintesi degli acidi grassi, nella sintesi degli amminoacidi e nella risposta immunitaria delle piante.
L'energia della luce solare che colpisce la clorofilla induce i cloroplasti a sintetizzare zuccheri, amidi e ossigeno libero. Le piante e gli animali traggono vantaggio da questi zuccheri per cibo ed energia, mentre gli animali usano l'ossigeno per sopravvivere. Lo stroma di cloroplasti produce reazioni di fissazione del carbonio note come "reazioni scure", mentre i thylakoid contengono clorofilla nelle loro membrane. Lo stroma contiene vari enzimi che svolgono reazioni utilizzando ATP, NADPH e anidride carbonica che portano alla formazione di zuccheri, che vengono immagazzinati come amidi e utilizzati sia nella respirazione che nella produzione di cellulosa. I thylakoid sono disposti in una pila chiamata granum e diversi grana sono collegati da lamelle stromali. Le lamelle mantengono l'integrità del cloroplasto mantenendo una distanza di sicurezza tra la grana e aumentano l'efficienza degli organelli. Il pigmento principale che converte l'energia luminosa in energia chimica è la clorofilla a. Gli altri pigmenti sono clorofilla b, carotene e xantofilla.
