La membrana interna, a diferencia de las mitocondrias, carece de cretas y encierra un gran espacio central, el estroma, en el que observamos un tercer tipo de membrana, denominada membrana tilacoidal, que conforman las paredes de unas pequeñas vesículas discoidales aplanadas, los tilacoides; existen tilacoides alargadas que comunica con la membrana interna, llamados lamelas. Los tilacoides están comunicados entre sí y encierran un tercer espacio, el espacio tilacoidal.