Τα φυτά φτιάχνουν τα δικά τους τρόφιμα από ανόργανες ενώσεις μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φωτοσύνθεση που λαμβάνει χώρα στα φύλλα. Τα απαραίτητα συστατικά για τη φωτοσύνθεση είναι το φως, το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. Ο ρυθμός φωτοσύνθεσης θα επηρεαστεί από την ποσότητα αυτών των διαθέσιμων συστατικών, καθώς και από τη θερμοκρασία. Τα τελικά προϊόντα της φωτοσύνθεσης είναι το οξυγόνο, το οποίο απελευθερώνουν τα φυτά και οι υδατάνθρακες, οι οποίοι γίνονται πηγή ενέργειας των φυτών. Βασιζόμενοι στη βασική δομή της γλυκόζης, τα φυτά χρησιμοποιούν επίσης τη φωτοσύνθεση για να δημιουργήσουν πολλές πιο περίπλοκες χημικές ουσίες με βάση τον άνθρακα απαραίτητες για την ανάπτυξη και την επιβίωσή τους.
Πρώτον, το νερό που απορροφάται μέσω των ριζών ανεβαίνει στα φύλλα και εισέρχεται σε ειδικά κύτταρα που ονομάζονται χλωροπλάστες. Αυτά τα κύτταρα περιέχουν χλωροφύλλη, μια πράσινη χρωστική που δίνει στα φύλλα τους το χρώμα αντανακλώντας τα πράσινα μήκη κύματος. Το πιο σημαντικό, η χλωροφύλλη απορροφά το φως στα κόκκινα και μπλε μέρη του φάσματος και το χρησιμοποιεί για να τροφοδοτήσει μια κρίσιμη χημική αντίδραση. Μέσα στον χλωροπλάστη, τα μόρια χλωροφύλλης απορροφούν ένα μόνο φωτόνιο φωτός και σε αντάλλαγμα για ένα ηλεκτρόνιο. Ακολουθεί μια σειρά χημικών αντιδράσεων, η οποία τελικά αντικαθιστά το χαμένο ηλεκτρόνιο από μόρια νερού στο φύλλο. Στη διαδικασία, το άτομο οξυγόνου στο νερό διαχωρίζεται από τα άτομα υδρογόνου και περνά ως απόβλητα. Το υπόλοιπο υδρογόνο συλλέγεται και τελικά συντίθεται σε ένα μόριο υδατανθράκων.
Η διαδικασία που δημιουργεί την πραγματική τροφή για το φυτό δεν απαιτεί φως, επομένως ονομάζεται σκοτεινή αντίδραση. Σε ένα άλλο μέρος του φύλλου που ονομάζεται στρώμα, το διοξείδιο του άνθρακα που απορροφάται από το περιβάλλον μετατρέπεται σε άνθρακα και οξυγόνο. Και πάλι, το οξυγόνο αφήνεται να διαφύγει, αλλά ο άνθρακας συνδυάζεται με το τελικό προϊόν υδρογόνου της πρώτης διαδικασίας για να σχηματίσει μια απλή ζάχαρη. Αυτά μπορούν να συνδυαστούν ή να τροποποιηθούν για να παράγουν σχεδόν οποιαδήποτε οργανική ένωση που μπορεί να χρειαστεί το φυτό, είτε για δομή είτε για διατροφή.
Τα φυτά δεν χρησιμοποιούν άμεσα την ελαφριά ενέργεια, αλλά πρέπει να την μετατρέψουν σε χημική ενέργεια. Από το φως που χτυπά ένα φύλλο, μόνο το 5 τοις εκατό χρησιμοποιείται για τη φωτοσύνθεση και από αυτό, μόνο το 30 έως 50 τοις εκατό αποθηκεύεται ως χημική ενέργεια για το κύτταρο. Ωστόσο, η φωτοσύνθεση είναι μια ζωτική διαδικασία, όχι μόνο για τα φυτά, αλλά και για όλους τους αναπνευστικούς οργανισμούς οξυγόνου, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ήταν η φωτοσύνθεση σε πρώιμα πράσινα φυτά και φύκια που δημιούργησαν την αναπνεύσιμη ατμόσφαιρα της γης. Ακόμα και σήμερα, τα φυτά συνεχίζουν να αναπληρώνουν το περιβάλλον, φιλτράροντας το επιβλαβές διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο που διατηρεί τη ζωή.
