叶片中进行光合作用的主要结构是叶肉细胞。
叶肉细胞包含栅栏组织和海绵组织，其中栅栏组织排列紧密，细胞内含有叶绿体，是进行光合作用的主要部位。海绵组织排列疏松，也有少量叶绿体，但光合作用较弱。
叶肉细胞是位于上、下表皮之间，并且叶肉细胞内含有大量的叶绿体，是植物进行光合作用的主要部分。多数植物的叶肉细胞分化为栅栏组织和海绵组织。一般的情况，越是上位叶的叶肉越厚，则会决定细胞的突起数较多。

叶片一部分的立体图，正面是横切面，右侧是纵切面，下面表示下表皮。在上下表皮之间有为维管束纵向分隔的叶肉与叶肉组织没有栅状组织或海绵状组织的区别，都由特殊的有腕细胞组成。这里是进行光合作用的地方。
有腕细胞，它的细胞壁向着细胞内部有2-15个膜状突起，一般为5-7个，其方向与叶片的主轴平行。从横切面来看，象手腕一样伸展着，所以叫有腕细胞。我们常能看到的有腕细胞，其与叶面平行的纵切面，与叶面成直角的纵切面信细胞的厚度是5-8微米，与突起的直径大体相同。
突起的长度是5-10微米。就是说，观察立体细胞的形状时，它的底面与横切面平行，呈平板状，向叶片的轴向伸长比较少，其侧面内部有腕状突起。叶肉细胞的形状，因在叶内位置不同而异，尤其是突起的长度差异更大。
在上表皮一边的有腕细胞，其近上表皮一侧，突起较氏，在大维管束周围特别明显。在下表面，腕的长度无论哪侧都大体相同，在气孔附近腕就不怎么发达了。

叶肉细胞的特点
1、大型细胞：叶肉细胞通常比其他细胞类型要大，这是因为它们需要更多的叶绿体来进行光合作用。
2、多数细胞核：叶肉细胞通常具有多个细胞核，这是因为它们是由多个原始细胞融合而成的
3、多数叶绿体：叶肉细胞中含有大量的叶绿体，这是因为叶肉细胞需要进行光合作用，而叶绿体是进行光合作用的主要器官。