叶表皮细胞中不能看见叶绿体。但是，叶的上下表皮上有形成气孔的保卫细胞，保卫细胞中有叶绿体。植物表皮细胞排列紧密，具保护内部组织的功能，通常不含叶绿体；但在蕨类和水生植物中则含有叶绿体。

叶绿体是植物细胞内最重要、最普遍的质体，它是进行光合作用的细胞器。叶绿体利用其叶绿素将光能转变为化学能，把CO2与水转变为糖。叶绿体是世界上成本最低、创造物质财富最多的生物工厂。几乎可以说一切生命活动所需的能量来源于太阳能（光能）。

绿色植物是主要的能量转换者，是因为它们均含有叶绿体，这一完成能量转换的细胞器，它能利用光能同化二氧化碳和水，合成贮藏能量的有机物，同时产生氧。所以绿色植物的光合作用是地球上有机体生存、繁殖和发展的根本源泉。

叶绿体起源于古代蓝藻，因为蓝藻中有叶绿素。某些古代真核生物靠吞噬其他生物维生，它们吞下的某些蓝藻没有被消化，反而依靠吞噬者的生活废物制造营养物质。

高等植物的叶绿体存在于细胞质基质中。叶绿体一般是绿色的扁平的快速流动的椭球形或球形，可以用高倍光学显微镜观察它的形态和分布。