Fotosyntéza je biologický proces, při kterém se energie obsažená ve světle přeměňuje na chemickou energii vazeb mezi atomy, které pohánějí procesy v buňkách. To je důvod, proč zemská atmosféra a moře obsahují kyslík. Fotosyntéza se dnes vyskytuje v různých jednobuněčných organismech i v rostlinných buňkách (ve specializovaných organelách nazývaných chloroplasty). Existují dvě fáze fotosyntézy: reakce světla a reakce temna.
Ve srovnání s cukry, jako je glukóza, je oxid uhličitý (CO2) nízkoenergetická chemická sloučenina. CO2 je vysoce „oxidovaný“ ve srovnání s glukózou, která je více „redukována“. Když získá chemická sloučenina, jako je CO2 elektrony, stává se méně oxidovaným a redukovaným, což znamená, že obsahuje více energie, kterou lze použít buňky. Ve skutečnosti jsou to elektrony, které drží chemickou energii. Jelikož se molekuly CO2 chemicky mění, atomy uhlíku se spojují a vytvářejí glukózu, která je více redukována, a tedy drží více energie. Zatímco elektrony používané k výrobě glukózy pocházejí ze světelných reakcí fotosyntézy, syntéza glukózy pomocí těchto elektronů probíhá během temných reakcí.
Během světelných reakcí fotosyntézy je světlo ze slunce zachyceno řadou reakcí zahrnujících chemický chlorofyl. To má za následek syntézu dvou vysokoenergetických chemických sloučenin: ATP a NADPH, jejichž chemickou energii zadržují elektrony, které lze snadno přenést na jiné sloučeniny. Tato sada reakcí vyžaduje vodu (H2O), ze které se během procesu uvolňuje kyslík. ATP a NADPH se následně používají k výrobě glukózy z CO2 v další fázi fotosyntézy, temných reakcích.