Są to organella otoczone podwójną błoną, o kształcie najczęściej elipsoidalnym. Na świetle rozwijają się z proplastydów. Podobnie jak inne plastydy występują tylko w komórkach roślinnych. Ich cechą charakterystyczną jest silnie rozwinięty wewnętrzny system błon w postaci równolegle ułożonych i spłaszczonych woreczków – tylakoidów, w które wbudowane są barwniki fotosyntetyczne. Tylakoidy są w jednorodnej, koloidalnej macierzy chloroplastu – stromie. U roślin nasiennych, w układzie tylakoidowym chloroplastów wyróżnić można grana – zwarte stosy, utworzone z mniejszych tylakoidów oraz intergrana, utworzone z tylakoidów większych, luźno przebiegających w stromie (zwanych tylakoidami stromy lub intergran).
