Występują w komórkach roślin i glonów. Otoczone są podwójną błoną białkowo-lipidową. Mają własny DNA i RNA oraz rybosomy (endosymbioza jak w przypadku mitochondriów). Wnętrze wypełnia stroma, w której znajdują się tzw. grana, zbudowane ze stosów błoniastych, spłaszczonych pęcherzyków zwanych tylakoidami. W ich błonach zlokalizowane są barwniki umożliwiające absorpcję energii świetlnej potrzebnej do przeprowadzenia fotosyntezy, przede wszystkim chlorofil.
Obok chloroplastów w komórkach roślin występują inne plastydy: chromoplasty, zawierające żółtoczerwone karotenoidy oraz bezbarwne leukoplasty, które produkują i gromadzą substancje zapasowe (np. skrobię).