Открытие и изучение хлорофиллов. Термин «хлорофилл» впервые использован французскими химиками П. Ж. Пельтье и Ж. Б. Каванту в 1817 г. для обозначения вещества, полученного из зелёных листьев путём его экстракции спиртом и последующего высушивания (Pelletier P. J. Notice sur la matière verte des feuilles / P. J. Pelletier, J. B. Caventou // Journal de pharmacie et des sciences accessoires. 1817. T. 3, № 1. P. 486–491). В 1838 г. шведский химик Й. Я. Берцелиус исследовал хлорофилл методами фракционирования различными растворителями и заключил, что он не является индивидуальным соединением, а представляет собой смесь зелёного и жёлтого компонентов.

Английский учёный Дж. Г. Стокс в 1864 г. провёл спектральное исследование хлорофилла и пришёл к выводу, что он состоит из 2 зелёных и 2 жёлтых компонентов. Кроме того, он обнаружил, что флуоресценция излучается только зелёными пигментами.

Крупный вклад в изучение спектральных свойств хлорофилла и его роли в использовании растениями энергии солнечного света внёс К. А. Тимирязев. С помощью сконструированного им спектрометра и портативных приборов для измерения скорости фотосинтеза Тимирязев показал, что фотосинтез наиболее эффективно индуцируется красным светом, а значит, хлорофилл является фотосенсибилизатором фотосинтеза.

Другой наш соотечественник, М. С. Цвет, в начале 20 в. с помощью изобретённого им метода хроматографии разделил экстракт пигментов из листьев на фракции: хлорофилл a и b и жёлтые пигменты (каротин, $\alpha$- и $\beta$-ксантофиллы). Его исследования дали толчок к выяснению эмпирической и структурной формулы молекулы хлорофилла.

Немецкий химик Р. Вильштеттер (лауреат Нобелевской премии по химии 1915) установил химический состав хлорофилла a и структуру его фрагментов, а также обосновал универсальность хлорофиллов во всём растительном царстве. Значительную роль в расшифровке химической структуры хлорофиллов сыграли работы группы немецких учёных под руководством Х. Фишера (лауреат Нобелевской премии по химии 1930). Учёные установили, что основу хлорофилла составляет порфирин, и подтвердили высказанное ранее Вильштеттером предположение о присутствии в молекуле хлорофилла атома магния.

Полный синтез хлорофилла a, который включал 27 стадий, впервые осуществил американский химик Р. Б. Вудворд в 1960 г. Английский химик Я. Флеминг в 1967 г. впервые установил стереохимическую формулу хлорофилла a.

Во 2-й половине 20 в. огромный вклад в изучение фотохимии хлорофилла и его участия в окислительно-восстановительных процессах в цепи переноса электронов при фотосинтезе внёс российский учёный, биохимик и биофизик А. А. Красновский.