Os cloroplastos são as organelas, exceto o núcleo e as mitocôndrias, que contêm seu próprio DNA. Os cloroplastos são encontrados em plantas e em certas formas de protistas. Seu DNA e ribossomos estão localizados no estroma.
Os cloroplastos são o local da fotossíntese nas plantas e contém o pigmento verde conhecido como clorofila. Seu DNA são grandes moléculas circulares que contêm aproximadamente 120 genes, dependendo da espécie de planta. Grande parte da estrutura do cloroplasto é semelhante à mitocôndria e, como as mitocôndrias, acredita-se que os cloroplastos evoluíram de bactérias. A sequência do gene de vários tipos de DNA de cloroplasto foi sequenciada, incluindo tabaco e hepática.