Растенията правят своя храна от неорганични съединения чрез процес, наречен фотосинтеза, който протича в листата. Съставките, необходими за фотосинтезата, са светлина, вода и въглероден диоксид. Скоростта на фотосинтеза ще бъде повлияна от количеството на тези съставки на разположение, както и от температурата. Крайните продукти на фотосинтезата са кислородът, който растенията отделят, и въглехидратите, които се превръщат в източник на енергия на растенията. Въз основа на основната структура на глюкозата, растенията също използват фотосинтеза, за да създадат няколко по-сложни химикали на основата на въглерод, които са от съществено значение за техния растеж и оцеляване.
Първо, абсорбираната през корените вода се издига до листата и попада в специални клетки, наречени хлоропласти. Тези клетки съдържат хлорофил, зелен пигмент, който придава цвета на листата, отразявайки зелените дължини на вълните. По-важното е, че хлорофилът абсорбира светлината в червената и синята част на спектъра и я използва за захранване на решаваща химическа реакция. Вътре в хлоропласта молекулите на хлорофила абсорбират един фотон светлина и в замяна на електрон. Следва поредица от химични реакции, които в крайна сметка заместват загубения електрон от молекулите на водата в листата. В процеса кислородният атом във водата се отделя от водородните атоми и преминава като отпадък. Останалият водород се събира и в крайна сметка се синтезира във въглехидратна молекула.
Процесът, който създава действителната храна за растението, не изисква светлина, така че се нарича тъмна реакция. В друга част на листа, наречена строма, въглеродният диоксид, който се абсорбира от околната среда, се редуцира до въглерод и кислород. Отново кислородът се оставя да излезе, но въглеродът се комбинира с водородния краен продукт от първия процес, за да образува обикновена захар. Те могат да се комбинират или модифицират, за да се получи почти всяко органично съединение, от което растението може да се нуждае, независимо дали за структура или хранене.
Растенията не използват директно светлинната енергия, но трябва да я преобразуват в химическа енергия. От светлината, която удря лист, само около 5 процента се използва за фотосинтеза и от това само 30 до 50 процента се съхраняват като химическа енергия за клетката. И все пак фотосинтезата е жизненоважен процес, не само за растенията, но и за всички организми, дишащи с кислород, включително хората. Учените вярват, че именно фотосинтезата в ранни зелени растения и водорасли е създала дишащата атмосфера на земята. Дори и днес растенията продължават да попълват околната среда, филтрирайки вредния въглероден диоксид в поддържащ живота кислород.