Les chloroplastes sont les sites de photosynthèse dans les cellules eucaryotes. Ils captent la lumière du soleil et stockent l'énergie lumineuse sous forme de molécules d'adénosine triphosphate et de nicotinamide adénine dinucléotide phosphate. Les chloroplastes jouent un rôle dans la fixation du carbone, la synthèse des acides gras, la synthèse des acides aminés et la réponse immunitaire des plantes.
L'énergie de la lumière du soleil frappant la chlorophylle amène les chloroplastes à synthétiser des sucres, des amidons et de l'oxygène libre. Les plantes et les animaux tirent parti de ces sucres pour leur alimentation et leur énergie, tandis que les animaux utilisent l'oxygène pour survivre. Le stroma des chloroplastes produit des réactions de fixation du carbone appelées "réactions sombres", tandis que les thylakoïdes contiennent de la chlorophylle dans leurs membranes. Le stroma contient diverses enzymes qui effectuent des réactions utilisant l'ATP, le NADPH et le dioxyde de carbone qui conduisent à la formation de sucres, qui sont stockés sous forme d'amidon et utilisés soit dans la respiration, soit dans la production de cellulose. Les thylakoïdes sont disposés en un empilement appelé granum, et plusieurs grana sont reliés par des lamelles stromales. Les lamelles maintiennent l'intégrité du chloroplaste en gardant une distance de sécurité entre les grana, et elles augmentent l'efficacité de l'organite. Le principal pigment qui convertit l'énergie lumineuse en énergie chimique est la chlorophylle a. Les autres pigments sont la chlorophylle b, le carotène et la xanthophylle.
