Biljke koriste složenu kemijsku reakciju koja se naziva fotosinteza kako bi stvorile hranu od svjetlosne energije, ugljičnog dioksida iz atmosfere i vode. Svaka od njih izvodi kritični dio procesa fotosinteze, ovisno o drugima. Iako se svjetlosna energija može lako apsorbirati sa sunca, a ugljični dioksid iz atmosfere, vode je ponekad malo. Voda se ne koristi samo izravno u procesu fotosinteze za svoj vodik, već se koristi i za sprečavanje dehidracije, neizravno podržavajući uspješno stvaranje hrane za biljku.
Listovi biljaka sadrže otvore nazvane stomate, koji se koriste za izmjenu plinova. Kroz stomate se uvlači ugljični dioksid, kombiniran s vodom u fotosintezi. Kroz ove otvore se oslobađa kisik, nusprodukt procesa, zajedno s vodenom parom u procesu koji se naziva transpiracija. Tijekom sušnih sezona, međutim, biljka mora što više sačuvati vlagu. Da bi to učinila, biljka zatvara stomate sprečavajući izlazak vodene pare. Stomati se mogu zatvoriti samo upotrebom zaštitnih ćelija koje su napunjene vodom kako bi zatvorile stomate i zatvorile vlagu unutar biljke.
Uz neizravnu potporu koju voda nudi proces fotosinteze, ona je također potrebna za kemijsku reakciju koja se odvija. Tijekom ovog procesa, svjetlosna energija reagira s pigmentom koji se naziva klorofil i pobuđuje elektrone. Rezultirajući naboj pretvara svjetlosnu energiju u kemikalije nazvane adenozin trifosfat, poznat i kao ATP, i nikotinamid adenin dinukleotid fosfat ili NADPH. Ovi kemijski spojevi koriste se za pohranu energije apsorbirane od sunca. Tijekom procesa skladištenja energije molekule vode, koje se sastoje od vodika i kisika, dijele se tako da su ti elementi odvojeni. Vodik se zatim kombinira s ugljikovim dioksidom uz pomoć ATP i NADPH, da bi postao šećer koji se koristi kao energija za biljku. Proces pretvaranja ugljičnog dioksida u atmosferi u korisni oblik energije naziva se fiksacija ugljika.