Valojärjestelmät hyödyntävät valoa elektronin energisoimiseksi, jota sitten käytetään elektronien siirtoketjussa korkean energian molekyylien luomiseen käytettäväksi fotosynteesin pimeissä reaktioissa. Tällaisia reaktioita kutsutaan fotofosforylaatioksi ja ne muodostavat fotosynteesin kevyen reaktiovaiheen.
Valojärjestelmät ovat klorofylli a: n monimutkaisia järjestelyjä muiden pigmenttien kanssa, mukaan lukien klorofylli b, ksantofyylit ja karotenoidit, jotka sieppaavat valoenergiaa vedestä poistetun elektronin energisoimiseksi molekyyli. Kasveissa valojärjestelmät sijaitsevat tyykaloidikalvossa kloroplastin sisällä. Kahden tyyppiset valojärjestelmät on tunnistettu valojärjestelmiksi I ja valojärjestelmiksi II.
P680 on klorofylli a-muoto, jota käytetään valojärjestelmässä I, ja elektroni kulkeutuu pigmenteistä ferredoksiiniproteiiniin. Kasveilla on fotosysteemi I fotosysteemin II lisäksi.
P700 on klorofylli a-muoto, jota käytetään valojärjestelmässä II, ja elektroni kulkeutuu plakinokinonimolekyyliin. Monilla fotosynteettisillä bakteereilla on vain fotosysteemi II. Syanobakteerit ovat merkittävä poikkeus, jolla on molempia valojärjestelmiä.
Syklisessä fotofosforylaatiossa fotosysteemin vapauttama ja elektronien siirtoketjussa käytetty energisoitunut elektroni palautetaan valojärjestelmään I. Tämä prosessi tuottaa ATP: tä.
Ei-syklisessä fotofosforylaatiossa elektroni siirtyy fotosysteemistä II reaktiosarjan kautta fotosysteemiin I, joka virtaa elektronin uudelleen käyttämällä valoa toiseen reaktiosarjaan. Elektronia ei palauteta valojärjestelmiin, ja NADPH luodaan.