Il parenchima clorofilliano è formato da cellule cilindriche, tondeggianti o lobate, con un grande vacuolo centrale che preme i cloroplasti contro la parete cellulare in un unico strato favorendone la ricezione della luce e l'assorbimento della CO2.
Tra le cellule vi sono ampi spazi intercelulari, il parenchima fotosintetico può quindi venire considerato un aerenchima.