Los cloroplastos eucarióticos derivan evolutivamente de las cianobacterias y su ADN es una molécula circular, bicatenaria, que contiene entre 120 y 160 Kpb.
La organización del ADNCp es muy sencilla ya que posee muy pocas secuencias repetidas, aunque en la mayoría de las especies vegetales se ha demostrado la presencia de una duplicación invertida que incluye genes de ARNt.
Además de los genes del ARNt y del ARNr hay unos 90 genes que están implicados en el funcionamiento del propio cloroplasto, principalmente en el proceso de fotosíntesis.
Estos genes suelen agruparse en pequeños nichos cuya organización se ha mantenido a lo largo de la evolución.
El orden de estos genes dentro del genoma del cloroplasto, no se ha mantenido constante en todas las especies estudiadas, lo cual indica que en el proceso evolutivo han existido mutaciones cromosómicas estructurales.