Ökaryot canlılar için fotosentezin gerçekleştiği organelinde bitkiye yeşil rengini veren klorofil pigmenti bulunur. Klorofil pigmetni prokaryot hücrelerin sitoplazmasına dağılmış şekilde de bulunabilir. Bu sayede prokaryot canlılar da fotosentez yapar.

Kloroplastın dışında seçici geçirgen yapılı ve çift katlı zar bulunur. İç kısmı ise stroma adı verilen sıvı ile doludur. Bu sıvıda; DNA, RNA, ribozom ve fotosentez için gerekli enzimler yer alır. Fotosentez sonucu üretilen glikoz molekülleri, geçici olarak kloroplastlarda depolanır. Kloroplast; stromada yer alan DNA, RNA ve ribozomlar sayesinde metabolik işlevler için gerekli olan proteinleri üretir, çekirdek kontrolünde kendini eşleyerek sayısını artırabilir.

Stroma içerisinde keselerden oluşan ve tilakoit adı verilen özel bir zar sistemi bulunur. Bazı bölgelerde tilakoitler, sütun halinde üst üste gelerek granum adı verilen yapıyı meydana getirir. Granumlar da ara lamellerle birbirine tutunarak Güneş ışığının daha fazla emilmesini sağlayan granaları oluşturur.