Η φωτοσύνθεση είναι μια βιολογική διαδικασία μέσω της οποίας η ενέργεια που περιέχεται στο φως μετατρέπεται σε χημική ενέργεια δεσμών μεταξύ ατόμων που επεξεργάζεται την ισχύ εντός των κυττάρων. Είναι ο λόγος που η ατμόσφαιρα και οι θάλασσες της Γης περιέχουν οξυγόνο. Η φωτοσύνθεση εμφανίζεται σήμερα σε μια ποικιλία μονοκύτταρων οργανισμών καθώς και σε φυτικά κύτταρα (σε εξειδικευμένα οργανίδια που ονομάζονται χλωροπλάστες). Υπάρχουν δύο στάδια φωτοσύνθεσης: οι αντιδράσεις φωτός και οι σκοτεινές αντιδράσεις.
Σε σύγκριση με τα σάκχαρα όπως η γλυκόζη, το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) είναι μια χημική ένωση χαμηλής ενέργειας. Το CO2 είναι εξαιρετικά «οξειδωμένο» σε σύγκριση με μια γλυκόζη, η οποία είναι περισσότερο «μειωμένη». Όταν μια χημική ένωση, όπως το CO2 κερδίζει ηλεκτρόνια, γίνεται λιγότερο οξειδωμένο και πιο μειωμένο, και αυτό σημαίνει ότι κρατά περισσότερη ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί κύτταρα. Στην πραγματικότητα, τα ηλεκτρόνια είναι αυτά που συγκρατούν τη χημική ενέργεια. Έτσι, καθώς τα μόρια CO2 αλλάζουν χημικά, τα άτομα άνθρακα ενώνονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας γλυκόζη, η οποία μειώνεται περισσότερο και συνεπώς συγκρατεί περισσότερη ενέργεια. Ενώ τα ηλεκτρόνια που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή γλυκόζης προέρχονται από τις ελαφρές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης, η σύνθεση της γλυκόζης, χρησιμοποιώντας αυτά τα ηλεκτρόνια, λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια των σκοτεινών αντιδράσεων.
Κατά τη διάρκεια των αντιδράσεων φωτός της φωτοσύνθεσης, το φως από τον ήλιο συλλαμβάνεται μέσω μιας σειράς αντιδράσεων που περιλαμβάνουν τη χημική χλωροφύλλη. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη σύνθεση δύο χημικών ενώσεων υψηλής ενέργειας: ATP και NADPH, οι τελευταίες των οποίων η χημική ενέργεια συγκρατείται από ηλεκτρόνια που μπορούν να μεταφερθούν εύκολα σε άλλες ενώσεις. Αυτό το σύνολο αντιδράσεων απαιτεί νερό (H2O) από το οποίο απελευθερώνεται οξυγόνο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Τα ATP και NADPH χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για την παραγωγή γλυκόζης από CO2 στην επόμενη φάση της φωτοσύνθεσης, τις σκοτεινές αντιδράσεις.