Birçok bitki, protist, bakteri ve siyanobakteri fotosentez yapabilir. Bu organizmalar güneş ışığından enerji toplayarak şeker, lipitler ve proteinler üretir. Fotosentetik organizmalar üreticilerdir, çünkü kendi yiyeceklerini üretirler.
Bitkilerde, fotosentezlerin çoğu yapraklarda ve özellikle stroma ve thylakoid membranların çoğu aktivitenin olduğu kloroplastlarda meydana gelir. Stroma, havadaki karbon dioksitin şeker haline geldiği bir sıvı tabakasıdır. Thylakoid membranlar ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür. Yeşil bir pigment, klorofil, güneşten gelen ışık enerjisini emer. Sonunda, bitkiler fotosentetik bir yan ürün olarak oksijen üretir.
Hayalet beyaz Hint borusu gibi bazı bitkiler fotosentez gerektirmez. Hindistan borusu besin maddelerini mantarları parazitleştirerek elde eder. Siyanobakteriler veya mavi-yeşil algler isimlerini phycocyanin'den alır. Fitosiyanin, bu organizmalarda klorofilin yerini alır ve fotosentez, kloroplastlardan ziyade, hücrelerin dış zarlarının kıvrımlarında gerçekleşir. Euglena gibi bazı fotosentetik protistler bitkilerde olduğu gibi kloroplast içerir. Dinoflagellatlar gibi diğerleri, endosimbiyotik organizmaları barındırır veya tükettikleri avdan kloroplastlar elde eder. Bakteriler sıklıkla bakteriyoklorofil içerirler. Bu bileşik klorofile benzer, ancak biraz daha uzun dalga boylarındaki ışığı emer. Bitkilerin aksine, birçok bakteri fotosentezin gerçekleşmesi için suya ihtiyaç duymaz. Bu nedenle, oksijen üretmezler.
