Thành phần cấu tạo của lục lạp đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện chức năng của lục lạp:

- Bên trong lục lạp có các túi dẹp (thylakoid) nối với nhau, nằm xếp chồng lên nhau tạo các hạt grana. Trên bề mặt của màng thylakoid chứa chất diệp lục có chức năng hấp thụ và chuyển hóa năng lượng ánh sáng.

- Chất nền lục lạp (stroma) là dịch chứa các enzyme tham gia vào quá trình cố định CO₂ trong quang hợp.

- Chất nền lục lạp cũng có chứa DNA vòng kép, ribosome 70S giúp lục lạp có thể tự nhân đôi không phụ thuộc với sự nhân đôi của tế bào, đảm bảo đáp ứng nhu cầu quang hợp của tế bào.