在高等植物中葉綠體象雙凸或平凸透鏡，長徑5~10um，短徑2~4um，厚2~3um。高等植物的葉肉細胞一般含50～200個葉綠體，可占細胞質的40%，葉綠體的數目因物種細胞類型，生態環境，生理狀態而有所不同。在藻類中葉綠體形狀多樣，有網狀、帶狀、裂片狀和星形等等，而且體積巨大，可達100um。
葉綠體由葉綠體外被（chloroplast envelope）、類囊體（thylakoid）和基質（stroma）三部分組成，它是一種含有葉綠素能進行光合作用的細胞器。葉綠體含有3種不同的膜：外膜、內膜、類囊體膜和3種彼此分開的腔：膜間隙、基質和類囊體腔。
1、外被
葉綠體的周圍被有兩層光滑的單位膜。兩層膜間被一個電子密度低的較亮的空間隔開。這兩層單位膜稱為葉綠體膜（Chloro-plast membrane）或外被（outer envelope）。葉綠體膜內充滿流動狀態的基質（stroma），基質中有許多片層（lamella）結構。
2、類囊體
每個片層是由周圍閉合的兩層膜組成，呈扁囊狀，稱為類囊體。
類囊體內是水溶液。小類囊體互相堆疊在一起形成基粒，這樣的類囊體稱為基粒類囊體。 組成基粒的片層稱為基粒片層。 大的類囊體橫貫在基質中，貫穿于兩個或兩個以上的基粒之間。這樣的片層稱為基質片層，這樣的類囊體稱基質類囊體。
3、基質
是內膜與類囊體之間的空間的液體，主要成分包括碳同化相關的酶類，如1,5-二磷酸核酮糖羧化酶占基質可溶性蛋白質總量的60%。此外，還有葉綠體DNA、蛋白質合成體系、某些顆粒成分，如各類RNA、核糖體等蛋白質。