Fotosinteza je biološki proces kojim se energija sadržana u svjetlosti pretvara u kemijsku energiju veza između atoma koje pokreću proces unutar stanica. To je razlog zašto Zemljina atmosfera i mora sadrže kisik. Fotosinteza se danas javlja u raznim jednostaničnim organizmima, kao i u biljnim stanicama (u specijaliziranim organelama zvanim kloroplasti). Postoje dvije faze fotosinteze: svjetlosne i tamne reakcije.
U usporedbi sa šećerima poput glukoze, ugljični dioksid (CO2) je niskoenergetski kemijski spoj. CO2 je jako "oksidiran" u usporedbi s glukozom koja je više "smanjena". Kada kemijski spoj, kao što je CO2, dobije elektrona, on postaje manje oksidiran i više reduciran, a to znači da sadrži više energije koja se može iskoristiti u Stanice. Zapravo su elektroni ono što zadržava kemijsku energiju. Dakle, kako se molekule CO2 kemijski mijenjaju, atomi ugljika spajaju se, stvarajući glukozu koja je više reducirana i tako zadržava više energije. Dok elektroni koji se koriste za stvaranje glukoze dolaze iz svjetlosnih reakcija fotosinteze, sinteza glukoze, koristeći se tim elektronima, odvija se tijekom tamnih reakcija.
Tijekom svjetlosnih reakcija fotosinteze, svjetlost sunca zahvaća se nizom reakcija koje uključuju kemijski klorofil. To rezultira sintezom dva visokoenergetska kemijska spoja: ATP i NADPH, potonja čiju kemijsku energiju drže elektroni koji se lako mogu prenijeti u druge spojeve. Za ovaj skup reakcija potrebna je voda (H2O) iz koje se tijekom procesa oslobađa kisik. ATP i NADPH koriste se naknadno za proizvodnju glukoze iz CO2 u sljedećoj fazi fotosinteze, tamnim reakcijama.