La photosynthèse est un processus biologique par lequel l'énergie contenue dans la lumière est convertie en énergie chimique de liaisons entre les atomes qui alimentent les processus au sein des cellules. C'est la raison pour laquelle l'atmosphère terrestre et les mers contiennent de l'oxygène. La photosynthèse se produit dans une variété d'organismes unicellulaires ainsi que dans les cellules végétales (dans des organites spécialisés appelés chloroplastes). Il y a deux étapes de la photosynthèse: les réactions lumineuses et les réactions sombres.
Les pigments sont des produits chimiques qui reflètent certaines longueurs d'onde (couleurs) de la lumière mais pas d'autres. Parce que différents pigments reflètent différentes longueurs d'onde, cela donne aux fleurs une variété de combinaisons de couleurs. De plus, les changements saisonniers dans la synthèse relative des différents pigments expliquent les changements de couleur des feuilles au cours de l'automne.
Les pigments sont des composants essentiels de la machinerie de la photosynthèse, le pigment le plus important étant la chlorophylle. La chlorophylle est une grosse molécule qui capte l'énergie de la lumière du soleil et la convertit en électrons de haute énergie. Cela se produit lors des réactions lumineuses de la photosynthèse, tandis que les électrons de haute énergie sont utilisés ultérieurement lors des réactions sombres dans la synthèse du sucre glucose. Les pigments autres que la chlorophylle comprennent les caroténoïdes (qui sont rouges, jaunes et oranges) et les phycobilines. Les phycobilines comprennent la phycocyanine, qui confère une couleur bleuâtre aux « algues bleu-vert », également appelées « cynanobactéries », et la phycoérythrine, qui donne une couleur rougeâtre aux algues rouges.