Os cloroplastos são os locais de fotossíntese nas células eucarióticas. Eles capturam a luz solar e armazenam a energia luminosa na forma de trifosfato de adenosina e moléculas de fosfato de dinucleotídeo de adenina nicotinamida. Os cloroplastos desempenham um papel na fixação de carbono, síntese de ácidos graxos, síntese de aminoácidos e resposta imunológica das plantas.
A energia da luz solar atingindo a clorofila faz com que os cloroplastos sintetizem açúcares, amidos e oxigênio livre. Plantas e animais aproveitam esses açúcares para alimentação e energia, enquanto os animais usam oxigênio para sobreviver. O estroma dos cloroplastos produz reações de fixação de carbono conhecidas como "reações escuras", enquanto os tilacóides contêm clorofila em suas membranas. O estroma contém várias enzimas que realizam reações usando ATP, NADPH e dióxido de carbono que levam à formação de açúcares, que são armazenados como amido e usados na respiração ou na produção de celulose. Os tilacóides são organizados em uma pilha chamada granum, e vários grana são conectados por lamelas estromais. As lamelas mantêm a integridade do cloroplasto, mantendo uma distância segura entre os grana, e aumentam a eficiência da organela. O principal pigmento que converte a energia luminosa em energia química é a clorofila a. Os outros pigmentos são clorofila b, caroteno e xantofila.
