Kloroplastlar, ökaryotik hücrelerde fotosentez bölgeleridir. Güneş ışığını yakalar ve ışık enerjisini adenozin trifosfat ve nikotinamid adenin dinükleotit fosfat molekülleri şeklinde depolarlar. Kloroplastlar karbon tespiti, yağ asidi sentezi, amino asit sentezi ve bitkilerin bağışıklık tepkisi üzerinde rol oynar.
Güneş ışığına zarar veren klorofilin enerjisi, kloroplastların şekerleri, nişastaları ve serbest oksijeni sentezlemesine neden olur. Bitkiler ve hayvanlar bu şekerlerden yiyecek ve enerji için yararlanırken, hayvanlar hayatta kalmak için oksijen kullanır. Kloroplastların stroması "karanlık reaksiyonlar" olarak bilinen karbon fiksasyon reaksiyonları üretirken tiylakoidler membranlarında klorofil içerir. Stroma, ATP, NADPH ve karbondioksit kullanarak reaksiyonları gerçekleştiren ve şeker oluşumuna neden olan, nişasta olarak depolanan ve solunumda veya selüloz üretiminde kullanılan çeşitli enzimler içerir. Thylakoids, bir granum adı verilen bir istif halinde düzenlenir ve birkaç grana, stromal lameller ile bağlanır. Lameller granalar arasında güvenli bir mesafe bırakarak kloroplastın bütünlüğünü korur ve organellerin verimini arttırır. Işık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştüren ana pigment klorofildir a. Diğer pigmentler klorofil b, karoten ve ksantofildir.
