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 για τον οποίο η ατμόσφαιρα και οι θάλασσες της Γης περιέχουν οξυγόνο. Η φωτοσύνθεση εμφανίζεται 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.
Οι χρωστικές είναι χημικές ουσίες που αντανακλούν ορισμένα μήκη κύματος (χρώματα) του φωτός αλλά όχι άλλα. Επειδή διαφορετικές χρωστικές αντανακλούν διαφορετικά μήκη κύματος, αυτό δίνει στα λουλούδια μια ποικιλία συνδυασμού χρωμάτων. Επιπρόσθετα, οι εποχιακές αλλαγές στη σχετική σύνθεση διαφορετικών χρωστικών αποδίδουν αλλαγές χρώματος στα φύλλα κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου.
Οι χρωστικές ουσίες είναι ζωτικά συστατικά του μηχανήματος φωτοσύνθεσης, με το πιο σημαντικό χρωστικό να είναι η χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη είναι ένα μεγάλο μόριο που συλλαμβάνει ενέργεια από το φως του ήλιου και τη μετατρέπει σε ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας. Αυτό συμβαίνει κατά τη διάρκεια των ελαφρών αντιδράσεων της φωτοσύνθεσης, ενώ τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας χρησιμοποιούνται στη συνέχεια κατά τη διάρκεια των σκοτεινών αντιδράσεων στη σύνθεση της γλυκόζης σακχάρου. Χρωστικές ουσίες εκτός της χλωροφύλλης περιλαμβάνουν καροτενοειδή (τα οποία είναι κόκκινα, κίτρινα και πορτοκαλί) και φυκοβιλίνες. Οι φυκοβιλίνες περιλαμβάνουν τη φυκοκυανίνη, η οποία προσδίδει ένα μπλε χρώμα στα «γαλαζοπράσινα άλγη», επίσης γνωστά ως «κυανοβακτήρια», και τη φυκοερυθρίνη, η οποία δίνει ένα κοκκινωπό χρώμα στα κόκκινα φύκια.