Perbedaan utama antara mitokondria dan kloroplas adalah bahwa mitokondria adalah organel sel yang terikat membran yang menghasilkan energi dalam sel eukariotik, sedangkan kloroplas adalah jenis organel sel eukariotik yang melakukan fotosintesis pada tumbuhan dan alga.
Baik mitokondria dan kloroplas adalah dua organel besar yang ditemukan di sel eukariotik. Faktanya, mereka adalah generator seluler sel eukariotik. Kedua organel dan sel bakteri simbiosis ini memiliki beberapa fitur struktural seperti kemampuan untuk mereplikasi diri, adanya DNA melingkar dan ribosom serupa, dll. Karena kesamaan tersebut, para ilmuwan percaya bahwa mitokondria dan kloroplas telah berevolusi dari bakteri simbiosis kecil. Endosimbiosis adalah teori yang menjelaskan fenomena ini. Selain itu, mereka menunjukkan beberapa kesamaan struktural dan fungsional karena kedua organel ini secara aktif berpartisipasi dalam metabolisme energi dalam sel eukariotik. Namun, terdapat perbedaan yang signifikan antara mitokondria dan kloroplas berdasarkan fisiologinya.