Fotosynteesi on biologinen prosessi, jolla valon sisältämä energia muuttuu solujen sisällä prosessoivien atomien välisten sidosten kemialliseksi energiaksi. Se on syy, miksi maapallon ilmakehä ja meret sisältävät happea. Fotosynteesi tapahtuu useissa yksisoluisissa organismeissa sekä kasvisoluissa (erikoistuneissa organelleissa, joita kutsutaan kloroplasteiksi). Fotosynteesissä on kaksi vaihetta: valoreaktiot ja tummat reaktiot.
Pigmentit ovat kemikaaleja, jotka heijastavat tiettyjä valon aallonpituuksia (värejä), mutta eivät muita. Koska eri pigmentit heijastavat eri aallonpituuksia, tämä antaa kukille erilaisia väriyhdistelmiä. Lisäksi eri pigmenttien suhteellisen synteesin kausivaihtelut vaikuttavat lehtien värimuutoksiin syksyn aikana.
Pigmentit ovat tärkeitä komponentteja fotosynteesikoneistossa, tärkein pigmentti on klorofylli. Klorofylli on iso molekyyli, joka sieppaa auringonvalon energian ja muuntaa sen korkean energian elektroneiksi. Tämä tapahtuu fotosynteesin valoreaktioiden aikana, kun taas korkean energian elektroneja käytetään myöhemmin pimeiden reaktioiden aikana sokeriglukoosin synteesissä. Muita pigmenttejä kuin klorofylliä ovat karotenoidit (punaiset, keltaiset ja oranssit) ja fikobiliinit. Fykobiliinit sisältävät fikosyaniinin, joka antaa sinertävän värin "sinivihreälle algealle", joka tunnetaan myös nimellä "kynanobakteerit", ja fykoerytriinille, joka antaa punavärille punaleville.