Lục lạp thực hiện quá trình quang hợp. Đây là nơi chứa các chất diệp lục có khả năng hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời, chuyển hóa và lưu giữ năng lượng đó trong các phân tử cao năng là ATP và NADPH, đồng thời giải phóng khí oxy từ nước.
Sau đó, lục lạp sử dụng năng lượng từ ATP và NADPH để tạo nên các phân tử hữu cơ từ cacbon dioxit CO2 theo một quá trình gọi là chu trình Calvin.
Ngoài ra, lục lạp còn thực hiện một số chức năng khác, gồm có tổng hợp axit béo, nhiều loại amino axit, và các phản ứng miễn dịch ở thực vật.