Biljke proizvode vlastitu hranu od anorganskih spojeva postupkom nazvanim fotosinteza koji se odvija u lišću. Sastojci neophodni za fotosintezu su svjetlost, voda i ugljični dioksid. Na brzinu fotosinteze utjecat će količina ovih sastojaka na raspolaganju, kao i temperatura. Krajnji produkti fotosinteze su kisik koji biljke oslobađaju i ugljikohidrati koji biljkama postaju izvor energije. Gradeći na osnovnoj strukturi glukoze, biljke također koriste fotosintezu kako bi stvorile nekoliko složenijih kemikalija na bazi ugljika bitnih za njihov rast i preživljavanje.
Prvo se voda apsorbirana kroz korijenje podiže do lišća i ulazi u posebne stanice zvane kloroplasti. Te stanice sadrže klorofil, zeleni pigment koji lišću daje boju odražavajući zelene valne duljine. Što je još važnije, klorofil upija svjetlost u crvenim i plavim dijelovima spektra i koristi ga za pokretanje ključne kemijske reakcije. Unutar kloroplasta molekule klorofila apsorbiraju jedan foton svjetlosti i u zamjenu za elektron. Slijedi niz kemijskih reakcija, koje u konačnici nadomještaju izgubljeni elektron iz molekula vode u listu. Pri tome se atom kisika u vodi odvaja od atoma vodika i izlazi u otpad. Preostali vodik se sakuplja i na kraju sintetizira u molekulu ugljikohidrata.
Proces koji stvara stvarnu hranu za biljku ne zahtijeva svjetlost, pa se naziva mračna reakcija. U drugom dijelu lista koji se naziva stroma, ugljični dioksid koji se apsorbira iz okoline pretvara se u ugljik i kisik. Ponovno se kisiku dopušta izlaz, ali ugljik se kombinira s vodikovim krajnjim produktom prvog postupka dajući jednostavni šećer. Oni se mogu kombinirati ili modificirati kako bi se dobio gotovo bilo koji organski spoj koji bi biljci trebao, bilo za strukturu ili prehranu.
Biljke ne koriste izravno svjetlosnu energiju, već je moraju pretvoriti u kemijsku energiju. Od svjetlosti koja pogađa list, samo oko 5 posto koristi se za fotosintezu, a od toga samo 30 do 50 posto postaje pohranjeno kao kemijska energija za stanicu. Ipak, fotosinteza je vitalni proces, ne samo za biljke, već i za sve organizme koji dišu kisikom, uključujući i ljude. Znanstvenici vjeruju da je fotosinteza u ranozelenim biljkama i algama stvorila zemljinu prozračnu atmosferu. I danas biljke nastavljaju nadopunjavati okoliš, filtrirajući štetni ugljični dioksid u kisik koji održava život.
