Fotosentez sırasında, klorofil karbon dioksiti havadan ve sudan topraktan glikoza dönüştürmek için kullanılan ışık enerjisini emer. Oksijen bir yan ürün olarak serbest bırakılır. Bazı glikoz solunum için kullanılırken, bazıları çözünmez nişastaya dönüştürülür.
Bitkilerde ve bazı alglerde fotosentez oluşur. İşlem kloroplastlarda, özellikle bitki yapraklarında gerçekleşir. Karbondioksit, sızıntıların içinden difüzyon yoluyla girer ve su, ksilemdeki yapraklara taşınır. Işık reaksiyonu ile toplanan enerji, enerji depolamak için kullanılan kimyasal bir bileşik olan adenosin trifosfat veya ATP'nin oluşturulmasıyla depolanır. Bu işlem "karanlık reaksiyon" olarak adlandırılır ve stromada gerçekleşir. Calvin döngüsü sırasında ATP'den elde edilen karbondioksit ve enerji, şeker oluşturmak için kullanılır. Oksijen, yaprakları difüzyon yoluyla stomalardan çıkarırken, bitki suyu yeniden kullanır ya da su stomadan su buharı olarak çıkar. Bitki selüloz oluşturmak için glikoz moleküllerini birleştirebilir.
Sıcak ve kurak havalarda, bitkiler buharlaşan su miktarını azaltmak için stomatlarını kapalı tutarlar. Bu, yapraklarında daha düşük karbondioksit seviyelerine neden olur, bu nedenle bitkilerin fotosentez yapmayı bırakması gerekir. Fotosentezlerin çoğu, dünya okyanuslarında, algler ve diatomlar gibi organizmalar tarafından gerçekleştirilir.
