Klíčovým rozdílem mezi mitochondriemi a chloroplasty je to, že mitochondrie jsou buněčné organely vázané na membránu, které generují energii v eukaryotických buňkách, zatímco chloroplast je typ organel eukaryotických buněk, který provádí fotosyntézu v rostlinách a řasách.
Mitochondrie i chloroplast jsou dvě velké organely nacházející se v eukaryotických buňkách. Ve skutečnosti jsou to buněčné generátory eukaryotických buněk. Tyto dvě organely a symbiotické bakteriální buňky sdílejí některé strukturální rysy, jako je schopnost samoreplikace, přítomnost kruhové DNA a podobných ribozomů atd. Kvůli těmto podobnostem se vědci domnívají, že mitochondrie a chloroplasty se vyvinuly z malých symbiotických bakterií. Endosymbióza je teorie, která vysvětluje tento jev. Navíc vykazují určité strukturální a funkční podobnosti, protože obě tyto organely se aktivně účastní energetických metabolismu v eukaryotických buňkách. Existuje však významný rozdíl mezi mitochondriemi a chloroplasty na základě jejich fyziologie.