Elle imprègne généralement des organites protéiques spéciaux (chloroplastes), autonomes au sein du cytoplasme et capables de se multiplier par bipartitions successives. Bien que certains organes ou certaines plantes (pin pignon et nombreux Conifères, Fougères), etc., puissent verdir à l'obscurité, l'action de la lumière paraît généralement nécessaire à la formation de la chlorophylle : une plante qui pousse à l'obscurité s'étiole; elle demeure presque blanche; ses chloroplastes sont imprégnés d'un pigment jaune (xanthophylle ou étioline); dans une plante qui se développe à la lumière, à la xanthophylle s'ajoute la chlorophylle; on peut d'ailleurs séparer ces deux substances, car la chlorophylle est soluble dans la benzine. 

La chlorophylle, d'une formule chimique qui l'apparente à l'hémoglobine et aux autres porphyrines, est une substance se combinant avec les bases à la manière d'un acide faible, susceptible de cristalliser en aiguilles d'un beau vert; elle est soluble dans l'éther, le chloroforme, etc. Etard a montré que sa composition varie dans certaines limites, suivant la nature des plantes. Il existe, de fait, plusieurs chlorophylles (dites a, b, c, d).