A fotoszintézis olyan biológiai folyamat, amelynek során a fényben lévő energia átalakul a sejteken belül folyamatokat működtető atomok közötti kötések kémiai energiájává. Ez az oka annak, hogy a Föld légköre és tengerei oxigént tartalmaznak. A fotoszintézis manapság számos egysejtű organizmusban, valamint növényi sejtekben (kloroplasztnak nevezett speciális organellákban) fordul elő. A fotoszintézisnek két szakasza van: a világos reakciók és a sötét reakciók.
A cukrokhoz, például a glükózhoz képest a szén-dioxid (CO2) alacsony energiájú kémiai vegyület. A CO2 erősen "oxidálódik" a glükózhoz képest, amely jobban "redukált". Amikor egy kémiai vegyület, például CO2 gyarapodik elektronok, kevésbé oxidálódik és jobban redukálódik, és ez azt jelenti, hogy több felhasználható energiát tartogat benne sejtek. Valójában az elektronok tartják a kémiai energiát. Így, amikor a CO2-molekulákat kémiailag megváltoztatják, a szénatomok összekapcsolódva glükózt képeznek, amely jobban redukálódik, és így több energiát tárol el. Míg a glükóz előállításához használt elektronok a fotoszintézis fényreakcióiból származnak, a glükóz szintézise ezen elektronok felhasználásával a sötét reakciók során megy végbe.
A fotoszintézis fényreakciói során a napfény kémiai klorofillt érintő reakciósorozaton keresztül rögzül. Ennek eredményeként két nagy energiájú kémiai vegyület jön létre: az ATP és a NADPH, amelyek kémiai energiáját olyan elektronok tartják, amelyek könnyen átvihetők más vegyületekbe. Ehhez a reakciókészlethez vízre (H2O) van szükség, amelyből oxigén szabadul fel a folyamat során. A fotoszintézis következő fázisában, a sötét reakciókban az ATP-t és a NADPH-t később glükóz előállítására használják CO2-ből.