Kloroplastlar, bitki fotosentezinde rol oynayan ana hücresel yapıdır. Kloroplastlar, fotosentezde kullanılan birincil pigment olan yüksek konsantrasyonlarda klorofil içerir.
Kloroplastlar, bitki hücrelerinde bulunan üçlü membranlı organellerdir. Üçüncü membranları, thylakoid membran olarak bilinir. Klorofilin içinde bulunduğu thylakoid membranlarda bulunur. Kloroplastlar, yüksek klorofil konsantrasyonları nedeniyle plastitler olarak bilinir. Bu organeller oldukça dinamiktir ve bitki hücrelerinde serbestçe hareket edebilirler. Ayrıca çoğaltmak için ikiye sıkışabilirler. Kloroplastlar kendi DNA'larını içerir, bu yüzden serbestçe üreyebilirler.Fotosentez sırasında, kloroplastların tiylakoid membranları güneşten gelen ışık enerjisini alır. Işık enerjisi, thylakoid membranlardaki klorofil pigmentlerine ulaşır ve pigmentlerin içindeki elektronlara enerji verir. Bu elektronlar daha sonra kloroplastın thylakoid membranı boyunca bir elektron taşıma zinciri boyunca taşınır. Elektronlar elektron taşıma zinciri boyunca hareket ettikçe, ATP ve NADPH şeklinde enerji oluştururlar. Kloroplastlardaki her klorofil molekülü, kayıp elektronlarından birini bitki hücrelerinde sudan gelen bir elektron ile değiştirir. Bu fotosentetik işlemin tamamı atmosfere oksijen verir.
