Фотосинтезата е биологичен процес, чрез който енергията, съдържаща се в светлината, се превръща в химическа енергия на връзките между атомите, които захранват процесите в клетките. Това е причината земната атмосфера и моретата да съдържат кислород. Днес фотосинтезата се среща в различни едноклетъчни организми, както и в растителни клетки (в специализирани органели, наречени хлоропласти). Има два етапа на фотосинтеза: светлинните реакции и тъмните реакции.
В сравнение със захарите като глюкоза, въглеродният диоксид (CO2) е химично съединение с ниска енергия. CO2 е силно „окислен“ в сравнение с глюкозата, която е по-„намалена“. Когато химично съединение, като CO2 печели електрони, той става по-малко окислен и по-редуциран, а това означава, че той задържа повече енергия, която може да се използва клетки. Всъщност електроните са това, което задържа химическата енергия. По този начин, тъй като молекулите на CO2 се променят химически, въглеродните атоми се съединяват, образувайки глюкоза, която е по-редуцирана и по този начин задържа повече енергия. Докато електроните, използвани за производството на глюкоза, идват от светлинните реакции на фотосинтезата, синтезът на глюкоза, използвайки тези електрони, се осъществява по време на тъмните реакции.
По време на светлинните реакции на фотосинтезата, светлината от слънцето се улавя чрез поредица от реакции, включващи химичния хлорофил. Това води до синтеза на две високоенергийни химични съединения: ATP и NADPH, последните, чиято химическа енергия се задържа от електрони, които могат лесно да се прехвърлят към други съединения. Този набор от реакции изисква вода (H2O), от която по време на процеса се отделя кислород. ATP и NADPH се използват впоследствие за производство на глюкоза от CO2 в следващата фаза на фотосинтезата, тъмните реакции.