Le cellule del mesofillo in una foglia della pianta svolgono un ruolo vitale nella fotosintesi consentendo la parte di scambio gassoso del processo e attraverso le azioni dei loro organelli specializzati contenenti clorofilla, chiamati cloroplasti, in cui le principali reazioni fotosintetiche hanno luogo. Poiché sono circondati da sacche d'aria intercellulari, le cellule del mesofillo sono in grado di eseguire uno scambio gassoso quando i pori stomatici nell'epidermide della foglia si aprono. Il termine greco "mesofilla" significa "foglia mediana" e riflette la posizione delle cellule del mesofillo tra gli strati epidermici superiori e inferiori più sottili e più rigidi della foglia.
Le cellule del mesofillo costituiscono ciò che è noto come tessuto di assimilazione della pianta, che si riferisce alla posizione primaria delle reazioni fotosintetiche. Nella maggior parte delle piante da fiore e nelle felci, il tessuto del mesofillo è composto da due strati: lo strato di palizzata e lo strato spugnoso. Lo strato di palizzata si trova direttamente al di sotto dello strato epidermico superiore, o adaxiale e contiene cellule mesofile verticalmente allungate. Le cellule in questo strato contengono un numero maggiore di cloroplasti. Queste cellule del mesofillo hanno anche degli spazi aerei tra di loro che permettono alle cellule di assorbire il biossido di carbonio.
Lo strato spugnoso delle cellule del mesofillo si trova al di sotto dello strato di palizzata e contiene spazi d'aria più ampi che consentono all'anidride carbonica e all'ossigeno di diffondersi attraverso le pareti cellulari durante la fotosintesi e la respirazione. Per consentire lo scambio di gas dentro e fuori la pianta, i pori stomatici nell'epidermide portano in camere substomatali, che si collegano alle sacche d'aria intercellulari tra le cellule del mesofillo nello strato spugnoso.
