蓝藻细胞没有叶绿体，所以蓝藻细胞光合作用的光反应和暗反应场所都在细胞质中，只不过光反应是在细胞质的光合片层上进行，而暗反应则在细胞质中进行。
叶绿体
叶绿体含有四种色素：叶绿素a、叶绿素b、叶黄素及胡萝卜素。其中前二者为主要的光合色素，直接参与光合作用；后二者仅起吸收、传递光能的作用，而不能参与光合作用。由于不同植物体中或同一植物不同发育时期，细胞中所含四种色素的比例不断变化，因而植物(尤其为叶)在颜色上表现出深浅黄绿色的不同。
叶绿体的内部结构十分复杂。在电镜下观察叶绿体，可见，叶绿体的外表是由双层平滑的单位膜构成的叶绿体被膜，其内是无色的基质(其主要成分是亲水的蛋白质)，基质中分布着若干个含有叶绿素的基粒。这些基粒是由许多层迭合的片层结构组成，此片层结构称为类囊体。
类囊体由单层膜围合而成，其上分布有许多穿孔。囊内含有液状的内含物。类囊体除平行垛迭构成基粒外，还在基质内到处延伸，从而构成了复杂的类束体系统。其中构成基粒的类囊体部分称基粒片层，而连接基粒的类囊体部分，称为基质片层。
叶绿体所含的色素存在于类囊体膜上，与蛋白质结合形成复合体，包藏或连接在类囊体膜的磷脂分子的双层中，光合作用就在这里进行。
