植物细胞是所有植物组织和器官的基本构建单位。虽然与其他真核细胞有许多共同特征，但植物细胞拥有独特的结构，使其能够进行光合作用、提供机械支持，并适应固着生活方式。
细胞壁
细胞壁是包围质膜的坚硬细胞外基质。其主要成分是纤维素，一种由β‑1,4‑连接的D-葡萄糖线性链组成的多糖。纤维素微纤丝嵌入由半纤维素、果胶和伸展蛋白等糖蛋白组成的基质中。初生细胞壁在细胞生长过程中沉积，并保持足够的柔韧性以允许扩张。生长停止后，某些细胞在初生壁内侧沉积次生细胞壁，其中含有木质素以增强强度和抗水性。
细胞壁提供结构支撑，决定细胞形状，并抵抗内部膨压。它还具有抵御病原体的屏障功能，并通过胞间连丝调节细胞间通讯，这些狭窄的通道穿过细胞壁连接相邻细胞的细胞质。
质膜
质膜是由磷脂双层以及嵌入和外周蛋白质组成的结构。它起选择性屏障的作用，控制离子、营养物质和信号分子进出细胞。在植物细胞中，质膜还通过容纳纤维素合酶复合体在细胞壁合成中发挥关键作用，该复合体将纤维素微纤丝直接沉积到细胞壁中。
细胞质与细胞骨架
细胞质包含细胞质基质和所有膜结合细胞器。由微管、肌动蛋白丝和中间丝组成的细胞骨架提供结构组织并促进细胞内运输。在植物细胞中，皮层微管在质膜下方排列，引导纤维素微纤丝的沉积。肌动蛋白细胞骨架驱动胞质环流，这一过程使细胞器和溶质在整个细胞中循环。
叶绿体
叶绿体是光合作用的场所。它们由双层膜包围，内部包含组织成基粒堆的类囊体膜系统。围绕类囊体的水相空间，基质中含有卡尔文循环酶。叶绿体拥有自己的环状基因组和核糖体，支持内共生理论。除光合作用外，叶绿体还参与脂肪酸合成、氨基酸代谢和胁迫响应。
液泡
中央液泡是一个膜结合细胞器，在成熟植物细胞中可占据多达90%的细胞体积。液泡膜（或称液泡形成体）调节离子和代谢物的运输。液泡储存水分、营养物质、色素和次生代谢产物。它还能隔离有毒化合物和水解酶，功能类似于动物细胞中的溶酶体。通过水分吸收进入液泡所产生的膨压为非木质化植物组织提供机械刚性。
内膜系统
植物细胞中的内质网（ER）有附着核糖体的粗面内质网和参与脂质合成的光面内质网。高尔基体对蛋白质进行加工和分选，并合成复杂的多糖，包括将用于细胞壁的果胶和半纤维素。由COPII、COPI和网格蛋白包被囊泡介导的囊泡运输将货物运送到质膜、液泡和其他区室。
过氧化物酶体
植物过氧化物酶体（在萌发种子中也称为乙醛酸循环体）容纳光呼吸、脂肪酸β‑氧化和乙醛酸循环所需的酶。它们含有过氧化氢酶，用于分解代谢过程中产生的过氧化氢。
线粒体
植物细胞中的线粒体与其他真核生物的线粒体相似，具有双层膜和增加氧化磷酸化表面积的嵴。它们通过电子传递链产生ATP，并在程序性细胞死亡、胁迫信号传导以及某些氨基酸和维生素的合成中发挥作用。
细胞核
细胞核由称为核膜的双层膜包围，核膜包含用于选择性运输的核孔复合体。在核质中，染色质组织成染色体。核仁是核糖体RNA合成和核糖体组装的场所。植物基因组通常为多倍体，多组染色体有助于遗传冗余和适应潜力。
特化细胞类型
植物组织包含具有独特结构特征的特化细胞类型。薄壁细胞壁薄，具有储存、光合作用和伤口修复功能。厚角细胞具有不均匀加厚的初生壁，提供柔性支撑。厚壁细胞（包括纤维和石细胞）具有厚的木质化次生壁，起机械支撑作用。木质部细胞形成中空的木质化导管用于水分运输，而韧皮部细胞是活的筛管元件，运输糖类和信号分子。
