Cloroplasto é uma organela presente nas células das plantas e outros organismos fotossintetizadores, como as algas e alguns protistas. Possui clorofila, pigmento responsável pela sua cor verde.
É um dos três tipos de plastos pigmentados, ou cromoplasto, sendo os outros dois os cromoplastos e os leucoplastos. Os plastídeos não pigmentados são chamados leucoplastos, podendo ser amiloplastos (armazenam amido), oleoplastos (armazenam lipídeos), ou proteoplastos (armazenam proteínas).
Há uma interconversão entre os tipos de plastídeos. Isto ocorre no esverdeamento dos tubérculos de batatinha expostos à luz, onde os amiloplastos se diferenciam em cloroplastos. Os diferentes tipos de plastídeos se diferenciam a partir de proplastídeos, presentes em células meristemáticas.
Cloroplasto é a organela onde se realiza a fotossíntese. Os cloroplastos distinguem-se bem dos restantes organelos da célula, quer pela cor, quer pela sua estrutura, geralmente laminar, possuem RNA, DNA e ribossomas, podendo assim sintetizar proteínas e multiplicar-se.
No seu interior apresenta um líquido semelhante ao que preenche as mitocôndrias, o estroma. O sistema de membranas onde se encontra a clorofila encontra-se organizado em tilacóides, agrupados em grana.
A fotossíntese típica dos cloroplastos também é realizada por algumas bactérias, as cianobactérias, o que é considerado como uma das evidências nas quais se baseia a teoria endossimbiótica de origem dos cloroplastos. Segundo esta teoria, os cloroplastos teriam se originado de uma cianobactéria ancestral vivendo em simbiose dentro da célula eucariótica precursora. Essa teoria também é empregada para explicar a origem das mitocôndrias.