Thylakoidy jsou membránové struktury v sinicích a v chloroplastech řas a vyšších rostlin. Sídlí v nich fotosyntetický aparát a probíhá fotosyntéza. Ačkoli se může zdát, že jsou jednotlivé „články“ naprosto samostatné, ve skutečnosti spolu vždy úzce souvisí a tvoří tak jednotnou strukturu.
Rozlišujeme dva typy thylakoidů:
Základní stavba je prakticky stejná jako stavba cytoplazmatické membrány, thylakoid však obsahuje mnohé proteiny potřebné pro fotosyntézu. Stromální a granální se drobně liší navzájem přítomností určitých proteinů. Thylakoidy jsou obklopeny vnitřním prostředím chloroplastu – stromou – jejich vnitřek však tvoří dutina – lumen.