参加光合作用的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。
大部分高等植物和藻类微生物的叶绿体内类囊体紧密堆积。主要含有叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）、类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素），叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都可用于光合作用。叶绿素的含量最多，遮蔽了其他颜色，而且，叶绿素吸收绿光最少，绿光被反射，所以呈现绿色。主要功能是进行光合作用。
叶绿体存在于藻类和绿色植物中的色素体之一，光合作用的生化过程在其中进行。因为叶绿体除含黄色的胡萝卜素外，还含有大量的叶绿素，所以看上去是绿色的。褐藻和红藻的叶绿体除含叶绿素外还含有藻黄素和藻红蛋白，看上去是褐色或红色(有人分别称为褐色体、红色体 )。