叶绿体的结构。叶绿体中的液体被称为基质(Stroma)——和细菌的细胞质相对应,尽管叶绿体的蛋白质大多由细胞核的遗传信息编码而成,基质中仍含有小的环状脱氧核糖核酸(DNA)和核糖体。叶绿体内含有堆叠的扁平状的颗粒类囊体(Thylakoids)和其延伸部分-基质类囊体,内囊体有内腔。光合作用在类囊体的表面和基质中进行。
叶绿体和叶绿体内膜的光合作用蛋白质结合在一起。叶绿素的存在是叶绿体呈现绿色的原因。藻类的叶绿体也有可能是金色,棕色或红色,这显示了叶绿体膜和类囊体的多样性。
在C4植物中,维管束周围有维管束鞘包绕,其内细胞也含有叶绿体,但叶绿体内没有基粒(又称叶绿饼,即成堆的类囊体),所以不能进行光反应,它们是C4植物卡尔文循环的场所。