叶绿体是植物细胞中由双层膜围成，含有叶绿素能进行光合作用的细胞器。叶绿体基质中悬浮有由膜囊构成的类囊体，内含叶绿体DNA。[1] 是一种质体。质体有圆形、卵圆形或盘形3种形态。叶绿体含有的叶绿素a、b吸收绿光最少，绿光被反射，故叶片呈绿色。
叶绿素a、b的功能是吸收光能，少数特殊状态下的叶绿素a能够传递电子，通过光合作用将光能转变成化学能。叶绿体扁球状，厚约2.5微米，直径约5微米。具双层膜，内有间质，间质中含呈溶解状态的酶和片层。片层由闭合的中空盘状的类囊体垛堆而成，类囊体是形成高能化合物三磷酸腺苷(ATP)所必需。是植物的“养料制造车间”和“能量转换站”。
叶绿体的任务是进行光合作用。除此之外，也许还有其他作用。但有一点是清楚的，那就是在叶绿体中就能完成全部光合作用。也就是说叶绿体中具备一切光合作用所需要的物质。
在生物学上，器官是指生物体内由多种组织构成的能行使一定功能的结构单位。因此，把一个细胞中的叶绿体称作器官是不正确的。不过，由于叶绿体在细胞里是起一定作用的，所以，在这个意义上，叶绿体又很像一个器官。在生物细胞里有各种显微镜可分辨的部分，但它们的作用尚未全部揭示出来。
叶绿体的任务是进行光合作用。除此之外，也许还有其他作用。但有一点是清楚的，那就是在叶绿体中就能完成全部光合作用。也就是说叶绿体中具备一切光合作用所需要的物质。同细胞核一样，叶绿体也是由原来的某种物质分裂出来的，并不是一种什么全新物质。换句话说，叶绿体只能出自于叶绿体。叶绿体是植物细胞质中的一种有色质体，含有叶绿素和酶，除进行光合作用外，还产生淀粉和脂类。用显微镜仔细观察藻和水草叶，就能看到叶绿体。
叶绿体的内部结构十分复杂。在电镜下观察叶绿体，可见，叶绿体的外表是由双层平滑的单位膜构成的叶绿体被膜(chloroplastenvelop)，其内是无色的基质(matrix)(其主要成分是亲水的蛋白质)，基质中分布着若干个含有叶绿素的基粒(granum)。这些基粒是由许多层迭合的片层结构组成，此片层结构称为类囊体(thylokoid)。类囊体由单层膜围合而成，其上分布有许多穿孔。囊内含有液状的内含物。类囊体除平行垛迭构成基粒外，还在基质内到处延伸，从而构成了复杂的类束体系统(thylokoidsystem)。其中构成基粒的类囊体部分称基粒片层(granalamella)，而连接基粒的类囊体部分，称为基质片层(stromalamella)。
叶绿体外被由双层膜组成，膜间为10~20nm的膜间隙。外膜的渗透性大，如核苷、无机磷、蔗糖等许多细胞质中的营养分子可自由进入膜间隙。在高等植物中叶绿体象双凸或平凸透镜，长径5~10um，短径2~4um，厚2~3um。高等植物的叶肉细胞一般含50～200个叶绿体，可占细胞质的40%，叶绿体的数目因物种细胞类型，生态环境，生理状态而有所不同。在藻类中叶绿体形状多样，有网状、带状、裂片状和星形等等，而且体积巨大，可达100um。
叶绿体由叶绿体外被（chloroplast envelope）、类囊体（thylakoid）和基质（stroma）3部分组成，叶绿体含有3种不同的膜：外膜、内膜、类囊体膜和3种彼此分开的腔：膜间隙、基质和类囊体腔。
