Большую часть внутренности листа между верхним и нижним слоями эпидермиса составляет паренхима (основная ткань), или мезофилл. У папоротников и большинства цветковых растений мезофилл разделён на два слоя:
Верхний, палисадный слой плотно упакованных, вертикально-расположенных клеток прямо под слоем эпидермиса. Клетки этого слоя содержат гораздо больше хлоропластов, чем в нижележащем губчатом слое. Они расположены оптимально для получения солнечного света. Небольшие промежутки между клетками используются для поглощения углекислого газа. Многослойный палисадный слой образуется при достаточном освещении, в то время как теневые и старые, лежащие близко к земле листья имеют только один слой палисадной паренхимы. Клетки нижнего, губчатого слоя упакованы рыхло имеют систему крупных межклетников, сообщающихся друг с другом и с устьицами. Рыхлость губчатой ткани играет важную роль в газообмене листа кислородом, углекислым газом и парами воды.
Листья обычно окрашены в зелёный цвет благодаря хлорофиллу - фотосинтезирующему пигменту, находящемуся в хлоропластах - зелёных пластидах. Растения, у которых ощущается недостаток либо отсутствие хлорофилла, не могут фотосинтезировать.