În celulele de plante, cloroplastele efectuează fotosinteza, proces care convertește energia luminoasă de la soare în energie chimică sub formă de glucoză. Plantele pot folosi ulterior această energie chimică stocată pentru a desfășura activități integrale viață, cum ar fi creșterea și reproducerea.
Cloroplastele se găsesc în primul rând în celulele care alcătuiesc frunzele unei plante, organe specializate pentru capturarea luminii. Procesul de fotosinteză efectuat în cadrul cloroplastelor folosește apă, lumină și dioxid de carbon și eliberează glucoză și oxigen. Fotosinteza este împărțită în reacții ușoare și întunecate. Reacțiile ușoare utilizează apă și lumină pentru a sintetiza ATP și NADPH; reacțiile întunecate utilizează energia stocată în acest ATP împreună cu dioxidul de carbon și NADPH pentru a produce glucoză, ADP și NADP +. ADP și NADP + sunt reciclate pentru a fi utilizate în reacțiile ușoare, iar procesul se repetă în mod continuu.
Chloroplastele, în ciuda naturii integrale a funcției lor, nu au legătură cu celulele vegetale în care locuiesc. Cloroplastele, ca și mitocondriile, au ADN-ul propriu și se separă independent de ciclul celulelor plantei. De asemenea, o celulă nu este capabilă să-și umple cloroplastele atunci când sunt îndepărtate. Astfel de dovezi au determinat oamenii de stiinta sa dezvolte teoria endosimbibioasa. Endosimbotic teoria susține că cloroplaste și alte organe cheie derivă separat de celulele lor gazdă, și la un moment dat în istorie, un organism cu o singură celulă înghițit un cloroplast, formând o relație simbiotică durabilă care persistă în prezent omniprezent.
