प्रकाश ऊर्जा, वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से भोजन बनाने के लिए पौधे प्रकाश संश्लेषण नामक एक जटिल रासायनिक प्रतिक्रिया का उपयोग करते हैं। इनमें से प्रत्येक प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण भाग करता है, जो दूसरों पर निर्भर करता है। जबकि प्रकाश ऊर्जा को सूर्य से और वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को आसानी से अवशोषित किया जा सकता है, पानी कभी-कभी दुर्लभ होता है। पानी का उपयोग न केवल प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में अपने हाइड्रोजन के लिए किया जाता है, बल्कि इसका उपयोग निर्जलीकरण को रोकने के लिए भी किया जाता है, अप्रत्यक्ष रूप से पौधे के लिए भोजन के सफल निर्माण का समर्थन करता है।
पौधों की पत्तियों में स्टोमेटा नामक छिद्र होते हैं, जिनका उपयोग गैसों के आदान-प्रदान के लिए किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण में पानी के साथ कार्बन डाइऑक्साइड, रंध्र के माध्यम से खींचा जाता है। ऑक्सीजन, प्रक्रिया का एक उपोत्पाद, इन छिद्रों के माध्यम से, वाष्पोत्सर्जन नामक प्रक्रिया में जल वाष्प के साथ जारी किया जाता है। शुष्क मौसम के दौरान, हालांकि, पौधे को यथासंभव नमी का संरक्षण करना चाहिए। ऐसा करने के लिए, संयंत्र रंध्रों को बंद कर देता है, जिससे जलवाष्प से बचा नहीं जा सकता है। रंध्रों को केवल रक्षक कोशिकाओं के उपयोग के माध्यम से बंद किया जा सकता है, जो रंध्र को बंद करने के लिए पानी से भरे होते हैं, और पौधे के भीतर नमी को सील करते हैं।
अप्रत्यक्ष समर्थन के अलावा, पानी प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया प्रदान करता है, यह होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए भी आवश्यक है। इस प्रक्रिया के दौरान, प्रकाश ऊर्जा क्लोरोफिल नामक वर्णक के साथ प्रतिक्रिया करती है और इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करती है। परिणामी चार्ज प्रकाश ऊर्जा को एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट नामक रसायनों में परिवर्तित करता है, जिसे एटीपी और निकोटीनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट या एनएडीपीएच भी कहा जाता है। इन रासायनिक यौगिकों का उपयोग सूर्य से अवशोषित ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है। ऊर्जा भंडारण प्रक्रिया के दौरान, पानी के अणु, जो हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से बने होते हैं, विभाजित हो जाते हैं ताकि ये तत्व अलग हो जाएं। फिर हाइड्रोजन को कार्बन डाइऑक्साइड के साथ एटीपी और एनएडीपीएच की मदद से चीनी बनने के लिए जोड़ा जाता है, जिसका उपयोग पौधे के लिए ऊर्जा के रूप में किया जाता है। वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड को ऊर्जा के प्रयोग योग्य रूप में बदलने की प्रक्रिया को कार्बन स्थिरीकरण कहा जाता है।