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 különféle egysejtű szervezeteken belül, valamint a növényi sejtekben (kloroplasztnak nevezett speciális organellákban) történik. A fotoszintézisnek két szakasza van: a világos reakciók és a sötét reakciók.
A pigmentek olyan vegyi anyagok, amelyek tükrözik a fény bizonyos hullámhosszait (színeit), másokat azonban nem. Mivel a különböző pigmentek különböző hullámhosszakat tükröznek, ez a virágoknak sokféle színkombinációt ad. Ezenkívül a különböző pigmentek relatív szintézisének szezonális változásai okozzák a levelek őszi színváltozását.
A pigmentek a fotoszintézis mechanizmusának létfontosságú elemei, a legfontosabb pigment a klorofill. A klorofill egy nagy molekula, amely megfogja a napfény energiáját és átalakítja azt nagy energiájú elektronokká. Ez a fotoszintézis fényreakciói során történik, míg a nagy energiájú elektronokat a sötét reakciók során a cukor glükóz szintézisében utólag használják fel. A klorofillon kívüli pigmentek közé tartoznak a karotinoidok (amelyek vörös, sárga és narancssárga) és a phycobilinok. A phycobilinok közé tartozik a phycocyanin, amely kékes színt kölcsönöz a "kék-zöld algea" -nak, más néven "cynanobacteriumoknak", és a phycoerythrin, amely vöröses színt ad a vörös algáknak.