Fotosynteesi on biologinen prosessi, jolla valon sisältämä energia muuttuu solujen sisällä prosessoivien atomien välisten sidosten kemialliseksi energiaksi. Maapallon ilmakehä ja meret sisältävät sen vuoksi happea. Fotosynteesi tapahtuu nykyään useissa yksisoluisissa organismeissa samoin kuin kasvisoluissa (erikoistuneissa organelleissa, joita kutsutaan kloroplasteiksi). Fotosynteesissä on kaksi vaihetta: valoreaktiot ja tummat reaktiot.
Verrattuna sokereihin, kuten glukoosiin, hiilidioksidi (CO2) on matalaenerginen kemiallinen yhdiste. CO2 on erittäin "hapettunut" verrattuna glukoosiin, joka on enemmän "pelkistynyt". Kun kemiallinen yhdiste, kuten CO2, kasvaa elektroneja, se muuttuu vähemmän hapettuneeksi ja pelkistetyksi, mikä tarkoittaa, että siihen mahtuu enemmän energiaa, jota voidaan käyttää solut. Itse asiassa elektronit pitävät kemiallista energiaa. Siten, kun CO2-molekyylejä vaihdetaan kemiallisesti, hiiliatomit yhdistyvät toisiinsa, jolloin muodostuu glukoosia, joka on vähemmän pelkistynyt ja pitää siten enemmän energiaa. Vaikka glukoosin tuottamiseen käytetyt elektronit ovat peräisin fotosynteesin valoreaktioista, glukoosin synteesi näitä elektroneja käyttäen tapahtuu pimeiden reaktioiden aikana.
Fotosynteesin valoreaktioiden aikana auringosta tuleva valo siepataan sarjaan reaktioita, joihin liittyy kemiallinen klorofylli. Tämän seurauksena syntetisoidaan kaksi suurenergistä kemiallista yhdistettä: ATP ja NADPH, joista jälkimmäisen kemiallista energiaa pitävät elektronit, jotka voidaan helposti siirtää muihin yhdisteisiin. Tämä reaktioryhmä vaatii vettä (H2O), josta happea vapautuu prosessin aikana. ATP: tä ja NADPH: ta käytetään myöhemmin glukoosin tuottamiseen CO2: sta fotosynteesin seuraavassa vaiheessa, tummissa reaktioissa.