Taimerakud saavad energiat fotosünteesiks nimetatud protsessi kaudu. See protsess kasutab päikeseenergiat süsinikdioksiidi ja vee muundamiseks energiaks süsivesikute kujul. See on kaheosaline protsess. Esiteks jääb päikesekiirgusest tekkiv energia taime kinni. Teiseks kasutatakse seda energiat süsinikdioksiidi lagundamiseks ja glükoosi moodustamiseks, mis on taimede peamine energia molekul. Taimed, vetikad ja mõned bakterid kasutavad fotosünteesi abil energia, mida kasutatakse kasvuks, hoolduseks ja paljunemiseks.
Kloroplastid on organellid (rakkudes toimivad üksused), kus toimub fotosünteesi reaktsioon. Need taimede lehe- ja tüvirakkudes paiknevad organellid sisaldavad valgurikast vedelikku, kus toimub kõige rohkem fotosünteesi energiat saavutavaid protsesse.
Kloroplastide sees neeldub keemiline päikeseenergia pigmendimolekulides, mis on paigutatud rühmadesse, mida nimetatakse fotosüsteemideks. Energia kantakse rakkudesse üle valgusreisid nende fotosüsteemide kaudu. Energia kantakse üle elektronidena.
Iga fotosüsteemi sees on palju pigmendi molekule. Kakssada rohelise pigmendi molekuli, mida nimetatakse klorofülliks, moodustavad suurema osa neist molekulidest. Taime osad, kus toimub fotosüntees, on nende rohelise värvi järgi hõlpsasti tuvastatavad. See värv on fotosüsteemide klorofülli tulemus.
Kloroplastidesse kogutud energiat kasutatakse rakuhingamise ajal. Rakuhingamise ajal kasutatakse fotosünteesi käigus tekkinud glükoosist saadavat energiat kasvu ja paljunemise energiamolekulide tootmiseks. Hingamise saadused on energia molekulid, süsinikdioksiid ja vesi. Tekkinud süsinikdioksiid ja vesi viiakse tagasi kloroplastini, kus neid kasutatakse taas fotosünteesiks. Rakuline hingamine toimub teises organellis, mida nimetatakse mitokondriteks. Siin luuakse ja salvestatakse kloroplastis toodetud glükoosist saadud energia taime edaspidiseks kasutamiseks.