Fotosyntese er en biologisk proces, hvorved energi indeholdt i lys omdannes til kemisk energi af bindinger mellem atomer, som driver processer i celler. Det er grunden til, at Jordens atmosfære og have indeholder ilt. Fotosyntese forekommer i dag inden for en række enkeltcellede organismer såvel som i planteceller (i specialiserede organeller kaldet kloroplaster). Der er to faser af fotosyntese: lysreaktionerne og de mørke reaktioner.
Sammenlignet med sukker som glukose er kuldioxid (CO2) en kemisk lavenergiforbindelse. CO2 er stærkt "oxideret" sammenlignet med en glukose, som er mere "reduceret." Når en kemisk forbindelse, såsom CO2 vinder elektroner, bliver det mindre oxideret og mere reduceret, og det betyder, at det har mere energi, der kan bruges i celler. Faktisk er elektronerne det, der holder den kemiske energi. Når CO2-molekyler ændres kemisk, forbindes således carbonatomer og danner glukose, som er mere reduceret og dermed holder mere energi. Mens elektronerne, der bruges til at fremstille glucose, kommer fra lysreaktionerne fra fotosyntese, finder syntesen af glucose sted ved hjælp af disse elektroner under de mørke reaktioner.
Under lysreaktionerne ved fotosyntese fanges lys fra solen gennem en række reaktioner, der involverer det kemiske klorofyl. Dette resulterer i syntese af to højenergiske kemiske forbindelser: ATP og NADPH, sidstnævnte, hvis kemiske energi holdes af elektroner, der let kan overføres til andre forbindelser. Dette sæt reaktioner kræver vand (H2O), hvorfra ilt frigives under processen. ATP og NADPH bruges efterfølgende til at producere glukose ud fra CO2 i den næste fase af fotosyntese, de mørke reaktioner.