Rostliny si vytvářejí vlastní potravu z anorganických sloučenin pomocí procesu zvaného fotosyntéza, který probíhá v listech. Ingredience nezbytné pro fotosyntézu jsou světlo, voda a oxid uhličitý. Rychlost fotosyntézy bude ovlivněna množstvím těchto přísad a teplotou. Konečným produktem fotosyntézy je kyslík, který rostliny uvolňují, a sacharidy, které se stanou zdrojem energie rostlin. Rostliny staví na základní struktuře glukózy a také pomocí fotosyntézy vytvářejí několik složitějších chemických látek na bázi uhlíku, které jsou nezbytné pro jejich růst a přežití.
Nejprve voda absorbovaná kořeny stoupá k listům a vstupuje do speciálních buněk zvaných chloroplasty. Tyto buňky obsahují chlorofyl, zelený pigment, který dává listům jejich barvu odrážením zelených vlnových délek. Ještě důležitější je, že chlorofyl absorbuje světlo v červené a modré části spektra a používá jej k napájení rozhodující chemické reakce. Uvnitř chloroplastu molekuly chlorofylu absorbují jeden foton světla výměnou za elektron. Následuje řada chemických reakcí, které nakonec nahradí ztracený elektron z molekul vody v listu. V tomto procesu se atom kyslíku ve vodě odděluje od atomů vodíku a vydává se jako odpad. Zbývající vodík je shromažďován a nakonec syntetizován do molekuly sacharidů.
Proces, který vytváří skutečné jídlo pro rostlinu, nevyžaduje světlo, proto se tomu říká temná reakce. V jiné části listu zvané stroma se oxid uhličitý absorbovaný z prostředí redukuje na uhlík a kyslík. Opět se kyslík nechá uniknout, ale uhlík se spojí s konečným produktem vodíku prvního procesu a vytvoří jednoduchý cukr. Mohou být kombinovány nebo upravovány tak, aby produkovaly téměř jakoukoli organickou sloučeninu, kterou by rostlina mohla potřebovat, ať už z hlediska struktury nebo výživy.
Rostliny nevyužívají světelnou energii přímo, ale musí ji přeměnit na chemickou energii. Ze světla, které dopadne na list, se jen asi 5 procent použije na fotosyntézu a z toho se jen 30 až 50 procent uloží jako chemická energie pro buňku. Fotosyntéza je přesto životně důležitým procesem nejen pro rostliny, ale i pro všechny organismy dýchající kyslík, včetně lidí. Vědci věří, že to byla fotosyntéza raných zelených rostlin a řas, které vytvořily dýchatelnou atmosféru Země. I dnes rostliny pokračují v doplňování životního prostředí a filtrují škodlivý oxid uhličitý na kyslík, který udržuje život.