Chloroplasten befinden sich in grünen Algen und Pflanzen, sowie in ihren grünen Stängeln und unreifen Früchte. Sie sind lebenswichtige Organellen, in denen die Fotosynthese stattfindet. Dazu gehören auch. Bei Pflanzen ist die höchste Dichte der Chloroplasten in den Mesophyllzellen der Blätter.

Die Chloroplasten sind von einer Doppelmembran umgeben. Die äußere Membran ist auf der einen Seite dem Zytoplasma der Pflanzenzelle und auf der anderen Seite dem Intermembranraum des Chloroplasten zugewandt. Die innere Membran trennt den engen Intermembranraum vom wässrigen Inneren des Chloroplasten, dem sogenannten Stroma.

Im Stroma bilden zusätzliche Membranen scheibenförmige Kompartimente, die als Thylakoide bekannt sind. Das Innere eines Thylakoids nennt man das Thylakoid-Lumen. Bei den meisten Pflanzenarten sind die Thylakoide miteinander verbunden und bilden mehrere Stapel, die als Grana bezeichnet werden.

Eingebettet in die Thylakoidmembranen sind die Lichtsammelkomplexe (oder Antennenkomplexe), die aus mehreren Proteinen bestehen. Diese Komplexe bestehen aus Proteinen und Pigmenten, wie z.B. Chlorophyll, die Lichtenergie aufnehmen, um die lichtabhängigen Reaktionen der Fotosynthese durchzuführen. Diese Prozesse setzen Sauerstoff frei und produzieren chemische Energie in Form von ATP und NADPH.

Der zweite Teil der Fotosynthese, der Calvin-Zyklus, findet lichtunabhängig statt und erfolgt im Stroma der Chloroplasten. Im Calvin-Zyklus wird CO₂ aufgenommen und das zuvor entstandene ATP und NADPH genutzt, um letztendlich Zucker zu produzieren.

Chloroplasten koordinieren die beiden Phasen der Fotosynthese. Die Fotosynthese setzt als Endprodukte Sauerstoff und Zucker frei. Die entstandenen Zuckerarten bilden die Grundlage der pflanzlichen Biomasse und ernähren direkt oder indirekt das meiste Leben auf der Erde.