高等植物的叶绿体是具有双层膜的椭圆形小体，在膜内淡黄色的液体中间埋藏着许多浓绿色的小颗粒，称基粒，基粒呈圆饼状。叶绿体的光合色素主要集中在基粒上。叶绿体的色素有三类：叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素。叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b两类，其中绝大部分叶绿素a分子和叶绿素b分子具有收集光能的作用，少数不同状态的叶绿素a分子有将光能转换为电能的作用；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，类胡萝卜素也有收集光能的作用，同时还有防护光照伤害叶绿素的功能；藻胆素包括藻蓝蛋白和藻红蛋白两种，同样也有收集光能的作用。 光合作用开始时，绝大部分叶绿素a分子和全部叶绿素b分子以及类胡萝卜素、藻胆素将吸收的光能传递给少数特殊状态的叶绿素a分子，由这些分子将光能转变为电能，通过水的电解和放氧，并经一系列的能量传递，最后将电能转变为化学能贮存在三磷酸腺苷中。植物再利用这一能量将二氧化碳经过一系列复杂的化学反应过程同化成复杂的有机物 葡萄糖和淀粉。其中葡萄糖随时输送到植物体各部分，而淀粉则暂时贮存起来，到夜间再分解为葡萄糖输送到植物全身。
