Kasvit ja kasvillisuus peittävät noin 20 prosenttia maapallon pinnasta ja ovat välttämättömiä eläinten selviytymisen kannalta. Kasvit syntetisoivat ruokaa fotosynteesin avulla. Tämän prosessin aikana kasvien vihreä pigmentti sieppaa auringonvalon energian ja muuntaa sen sokeriksi, mikä antaa kasville ravinnon lähteen.
Kasvien lehtien soluilla on erityiset rakenteet, joita kutsutaan kloroplasteiksi. Fotosynteesi tapahtuu näissä rakenteissa käyttämällä erityistä pigmenttiä (klorofylli), joka sieppaa auringonvalon energiaa. Fotosynteesi vaatii lisää kemikaaleja ja tuottaa myös jätetuotteita. Kemiallisen perusyhtälö fotosynteesille on:
Glukoosi on yksinkertainen sokeri, joka sisältää kuusi hiiliatomia, 12 vetyatomia ja kuusi happiatomia. Sekä kasvit että eläimet käyttävät tätä molekyyliä energian luomiseen, mikä tekee siitä välttämättömän elämälle maan päällä. Kun kasvi suorittaa fotosynteesiä, se tarvitsee hiili-, vety- ja happilähteen glukoosin tuottamiseksi, ja se saa nämä elementit ympäristöstään. Yhden glukoosimolekyylin luomiseksi kasvin on absorboitava kuusi hiilidioksidimolekyyliä ja kuusi vesimolekyyliä. Tämä jättää kuusi happiatomia vapaaksi, jotka vapautuvat jätteinä.
Hiilidioksidin osuus on 0,04 prosenttia maapallon ilmakehän kaasuista. Hiilidioksidimolekyylit, yksi glukoosin rakennuspalikoista, koostuvat yhdestä hiiliatomista ja kahdesta happiatomista. Yksinkertaiset kokeet osoittavat, että kasvin rajoittaminen hiilidioksidille vähentää merkittävästi sen kykyä suorittaa fotosynteesi. Sitä vastoin kasvin altistuminen hiilidioksidille voi lisätä fotosynteesinopeutta. Kaupalliset kasvihuoneet hyödyntävät tätä tosiasiaa lisäämällä hiilidioksidin saatavuutta kasvien kasvun nopeuttamiseksi.
Hapen osuus maapallon ilmakehästä on noin 21 prosenttia. Kasvit vaativat vetyä fotosynteesin suorittamiseksi hiilidioksidikaasun läsnä ollessa. Maapallon runsain vedynlähde on vesi, ja tämä molekyyli sisältää kaksi vetyatomia mutta myös yhden happiatomin. Kasvit imevät vettä ympäristöstään tarvittavan vedyn saamiseksi. Vesimolekyylissä olevaa ylimääräistä happiatomia ei kuitenkaan tarvita, ja se vapautuu siten jätetuotteena ilmakehään.