Inne i cellene er det flere membransystemer og organeller som kan danne egne reaksjonsrom (kompartmenter) som isolerer substrater og reaksjoner fra hverandre, hvorav en av disse er små eller store vakuoler. Vakuoler med cellesaft utgjør opptil 80-90% av cellevolumet i parenkymceller. Sentralvakuolen er omgitt av tonoplast (vakuolemembranen). Sentralvakuolen øker volumet av cellene slik at de bl.a. kan fange opp mer sollys i kloroplastene uten å tynne ut cytoplasma som ligger mellom plasmamembranen og tonoplast. Derved skyves alle kloroplastene i cytosol ut mot plasmamembranen slik at det blir kort diffusjonsvei for karbondioksid fra gassfylte hulrom i bladet inn til kloroplastene i bladet. Det er flere forskjellige typer vakuoler. Vakuolene har en cellesaft som kan inneholde sukker, polysakkarider, aminosyrer, uorganiske ioner, organiske syrer, lateks, enzymer, oksalsyre, xenobiotika og sekundærmetabolitter (flavonoider, fenoler, alkaloider, cyanogene glykosider, glukosinolater etc). Vakuolen deltar i regenerering og resirkulering av stoffer. Det går cytoplasmastrenger gjennom vakuolen omgitt av tonoplast . Vakuoler lages i meristemer som provakuoler fra trans-Golgiapparat, disse fusjonerer og omdannes til sentralvakuolen. Cytoplasma i cellen ligger i tynt lag mellom tonoplast og plasmamembranen. Opptak av vann i vakuolene er en nødvendig forutsetning for cellevekst, og vannopptaket bidrar til turgortrykket i cellene. Det finnes egne proteinlagrende vakuoler, proteinlegemer i frø er dannet fra proteinlagrende vakuoler. Lyttiske sure vakuoler via H+-ATPase inneholder hydrolyttiske enzymer (protease, RNase, glukosidase). Lyttiske sure vakuoler inneholder hydrolyttiske enzymer (hydrolaser, proteaser, glukosidaser, nukleaser, lipase) og virker tilsvarende som som lysosomer hos dyr. Autofagosomer omgitt av dobbelt membran kan ta opp og fordøye store deler av celleinnholdet (autofagi).
Flavonoider i vakuolene i epidermis beskytter plantene mot skadelig UV-stråling. Vakuolene fungerer som et lager med vann, protoner (H+) og oppløste stoffer. Vakuolene er vanligvis sure ca. pH 5, noe som skyldes H+-ATPase, men det finnes nøytrale vakuoler som lagrer protein i frø. I sitron med høyt innehold av sitronsyre kan pH i vakuolene være pH 2.5. Noen vakuoler lagrer protein, f.eks. proteinlegemer i frø.
Enzymer fraktes ut av vakuolen ved aldring. Autofagosomer omgitt av dobbel membran kan ta opp og fordøye store deler av celleinnholdet. Vakuolene hos CAM-planter lagrer organiske syrer som malat (eplesyre) under CO2-assimilasjonen om natten.
Vakuoler inneholder en cellesaft bestående av vann og oppløste stoffer (organiske syrer, pigmenter, sekundærmetabolitter). Økning av cellevolumet skjer ved økning i vakuolestørrelsen. En stor sentralvakuole kan utgjøre opptil 95% av cellevolumet. Meristematiske celler har bare små vakuoler. I kronblad i blomsten kan det være vakuoler både med og uten pigmenter. Vakuolemembranen (tonoplast) inneholder protein og lipider laget i endoplasmatisk retikulum, og har spesifikke membrantransportproteiner. I frø blir proteiner lagret i vakuoler (proteinlegemer). Lyttiske vakuoler i aldrende blad og andre plantedeler blir laget direkte fra endoplasmatisk retikulum og deltar i proteinomsetning på lignende måte som lysosomer. Autofagosomer er en type lyttiske vakuoler. Ikke alle vakuoler kan motta vesikler fra Golgi, men for dem som kan skjer dette i et prevakuole kompartment. Postvakuole kompartment bryter ned og degraderer vakuoler.