在植物（如蘋果、荔枝、菠菜、馬鈴薯、豆類、茶葉、桑葉、煙草等）組織中，PPO是與內囊體膜結合在一起的，天然狀態無活性，但將組織勻漿或損傷后PPO被活化，從而表現出活性。在果蔬細胞組織中，PPO存在的位置因原料的種類、品種及成熟度的不同而有差異，綠葉中PPO活性大部分存在于葉綠體內[7]；馬鈴薯塊莖中幾乎所有的亞細胞部分都含有PPO，含量大約與蛋白質部分相同[8]；在茶葉中的PPO分為游離態和束縛態，前者主要存在于細胞液中屬可溶態PPO，而后者則主要存在于葉綠體、線粒體等細胞器中，與這些細胞器的膜系統或其他特異部位結合呈不溶態[9]，ThanarajS.N.（1990）研究了茶樹新梢中PPO活性及多酚含量對紅茶品質的影響，發現PPO活性強，多酚含量高，對紅茶品質有利，則利于綠茶的生產[10]；新鮮的蘋果中，多酚氧化酶幾乎全部存在于葉綠體和線粒體中。從這兩部分分別制備的PPO，其底物專一性稍有差異[11]。劉乾剛認為，PPO在細胞內除了存在于葉綠體及線粒體上外，細胞壁也可能存在PPO，且對發酵產生影響，細胞只要輕微破損便有PPO的作用。多酚氧化酶是一種質體酶，有些研究人員認為多酚氧化酶可能僅存在于質體中[12]，缺乏質體的組織就不存在多酚氧化酶，例如篩管和篩胞等，有質體的組織也可能沒有多酚氧化酶，如C4植物葉。含有質體的植物組織不一定都存在多酚氧化酶，而多酚氧化酶一定在含有質體的植物組織中。

隨分子生物學的發展，象西紅柿、蘋果等的多酚氧化酶的基因已被克隆。浙江大學趙東等[12]對茶樹多酚氧化酶的克隆及其序列進行了比較。從已經克隆的多酚氧化酶的基因看，均屬于基因家族，多則6-7個基因。這些基因的表達具有時空差異和組織特異性（PPO在幼齡組織中表達，在成熟組織中不表達），表明多酚氧化酶的基因在植物中所起的作用不同。高等植物組織發生褐變主要是PPO作用的結果，PPO催化多酚氧化為醌，醌聚合并與細胞內蛋白質的氨基酸反應，結果產生黑色素沉淀。