Hloroplaste je prvi put opisao 1848. god. Unger, kao strukture koje nose pigmente. Kasnije tokom XIX veka Šimper je detaljnije okarakterisao ove strukture (nazivao ih jeChlorophyllkörner). Uz pomoć samo svetlosnog mikroskopa, on je opisao plastide kao komponente ćelija koje sadrže hlorofil ili druge pigmente i razvijaju se iz bezbojnih prekursora. Takođe je uvideo postojanje različitih tipova pastida, i mogućnost prelaska iz jednog u drugi tip. Posle otkrića elektronskog mikroskopa, struktura tilakoidnih membrana je izučena sa više detalja.
Hloroplasti su jedna od formiplastida, organela za koje se smatra da su nastale procesomendosimbioze - predačka eukariotska ćelija je zahvatila modrozelene bakterije|modrozelenu bakteriju i uspostavili su se odnosi unutrašnjesimbioze. Ovu pretpostavku je definisala biologLin Margulis (1981 god.), iako su se homologije između modrozelenih bakterija i hloroplasta uviđale još krajem XIX veka. Postoje argumenti i za i protiv ove hipoteze, a prihvaćena je od većine naučne javnosti, uz logične dodatke prvobitnoj formulaciji.
Danas se smatra da su hloroplasti u organizmima nastajali serijom endosimbioza, gde je primarna simbioza bila simbiozafagocitirajućeg eukariota sa modrozelenom bakterijom. Sekundarnom simbiozom se smatra preotimanje već formiranog hloroplasta od nedovoljno svarenog primarnog simbionta. Postoji analogno i tercijarna endosimbioza.
Grupe organizama kod kojih se javljaju hloroplasti uglavnom nisu evolutivno srodne. U različitimevolutivnim granama došlo je do procesa endosimbioze, tako da od sem tri osnovne primarne simbiontske grupe imamo i nekoliko sekundarnih koje su im „preotele" hloroplaste), i jednu tercijarnu (vatrene alge, Dinophyta).
Glaucophyta
zelene alge (Chlorophyta) i zelene kopnene biljke (Embryophyta)
Hloroplasti su obavijeni dvemamembranama, spoljašnjom i unutrašnjom, između kojih se nalazi međumembranski prostor. Obavijena unutrašnjom membranom je stroma (ili matriks) hloroplasta, u kojoj se nalaze membranske strukture - tilakoidi (po grčkoj reči θυλακοειδηζ = koji liči na kesu). Na tilakoidima se nalazepigmenti ienzimi koji učestvuju u svetloj fazi fotosinteze. U stromi hloroplasta nalaze se:
Razvoj hloroplasta iz jednostavnih, nediferenciranihproplastida je blisko povezan sa formiranjem i menjanjem sastava i strukture tilakoidne membrane. Proplastidi su mali okruglasti oblici veoma slični mitohondrijama sa veoma malo tilakoidnih membrana, koje su često u vidu vezikula. Ponekad se ove membranske tvorevine kontinuirano nastavljaju na unutrašnju membranu. U prisustvu svetla, proplastidi se razvijaju u zrele hloroplaste kroz postupnu izgradnju tilakoidnih membrana. Prvo se formiraju dugački tilakoidi lamela, ne koje se kasnije dodaju diskoidalne kesice - tilakoidi grana (jedn. granum). Istovremeno se razvija tipičan sočivast oblik hloroplasta. Zreo hloroplast sadrži kompleksan sistem unutrašnjih membrana - tilakoida. U zrelim hloroplastima nisu utvrđene veze tilakoidnih membrana i unutrašnje membrane.
U odsustvu svetlosti proplastidi se razvijaju uetioplaste koji sadrže veoma malo unutrašnjih membrana u viduprolamelarnog tela. Prolamelarno telo je parakristalna struktura izgrađena od lipida i esencijalno samo jednog proteina, NADPH-zavisne protohlorofilid oksidoreduktaze. Ubrzo po osvetljavanju etioplasta, prolamelarno telo se razara i počinje izgradnja tilakoida. Postojanje prolamelarnog tela nije ograničeno na etioplaste - posle kratke faze zamračenja „sekundarna" prolamelarna tela se formiraju unutar zrelog hloroplasta. Proplastidi se mogu razviti i uhromoplaste ilileukoplaste - čije su glavne funkcija u obojenju ćelije, odnosno skladištenju hranljivih materija.
Krajnje faze života hloroplasta su prelazak ugerontoplast, i smrt.
Hloroplasti sadrže zeleni pigment, hlorofil, neophodan za proces fotosinteze.Tokom fotositeze hlorofilni pigmenti apsorbuju Suncevu energiju koja se preko niza reakcija pretvara u hemijsku i tako omogucavaju sintezu ATP-a
