Chức năng của thylakoid là đóng vai trò là ngăn nơi xảy ra phản ứng thu thập ánh sáng của quá trình quang hợp, như được giải thích trong "Sinh học phân tử của tế bào". Nó nằm trong chất nền của tế bào choloroplast, là không gian được tìm thấy giữa màng trong và màng thylakoid.
Thylakoid được tạo thành từ một hệ thống liên kết với nhau của các túi phẳng, giống như đĩa. Chúng có xu hướng tạo thành các tập hợp xếp chồng lên nhau, được gọi là grana, chứa khoảng 10 đến 20 thylakoid mỗi tập. Chúng chứa chuỗi vận chuyển điện tử, hệ thống hấp thụ ánh sáng quang hợp và một enzym ATP synthase. Bên ngoài màng thylakoid là lớp đệm, là không gian bên trong lớn của lục lạp và chứa các enzym kết hợp CO2 thành đường, ribosom, ARN và ADN. Màng của các thylakoid chứa các phức hợp protein quan trọng thực hiện các phản ứng ánh sáng của quá trình quang hợp. Hệ thống quang hợp I và II phức hợp thu nhận ánh sáng với chất diệp lục và carotenoit nằm ở đó. Chúng hấp thụ năng lượng ánh sáng và sử dụng nó để cung cấp năng lượng cho các electron trong chuỗi vận chuyển electron. Một phức hợp protein lớn được gọi là ATP synthase kiểm soát gradient nồng độ của các ion hydro trong không gian thylakoid để tạo ra năng lượng ATP và các ion hydro chảy trở lại chất đệm.
