As duas organelas envolvidas na fotossíntese são:

1. cloroplastos: Estes são os principais locais da fotossíntese. Eles contêm clorofila, um pigmento verde que absorve energia luminosa. Os cloroplastos têm uma estrutura interna complexa com membranas tilacóides onde ocorrem reações dependentes da luz e um estroma onde ocorre o ciclo de Calvin (reações independentes da luz).

2. tilacóides: Estas são estruturas achatadas, semelhantes a saco, dentro dos cloroplastos. Eles são organizados em pilhas chamadas Grana, e suas membranas contêm clorofila e outros pigmentos necessários para capturar energia luminosa. A membrana do tilaquóide é onde ocorrem as reações dependentes da luz da fotossíntese.