Tumbuhan menggunakan reaksi kimia kompleks yang disebut fotosintesis untuk membuat makanan dari energi cahaya, karbon dioksida dari atmosfer, dan air. Masing-masing melakukan bagian penting dari proses fotosintesis, tergantung pada yang lain. Sementara energi cahaya dapat dengan mudah diserap dari matahari dan karbon dioksida dari atmosfer, air terkadang langka. Air tidak hanya digunakan secara langsung dalam proses fotosintesis untuk hidrogennya, tetapi juga digunakan untuk mencegah dehidrasi, yang secara tidak langsung mendukung keberhasilan penciptaan makanan bagi tanaman.
Daun tumbuhan mengandung lubang yang disebut stomata, yang digunakan untuk pertukaran gas. Karbon dioksida, dikombinasikan dengan air dalam fotosintesis, ditarik melalui stomata. Oksigen, produk sampingan dari proses, dilepaskan melalui bukaan ini, bersama dengan uap air dalam proses yang disebut transpirasi. Selama musim kemarau, bagaimanapun, tanaman harus menghemat kelembaban sebanyak mungkin. Untuk melakukan ini, tanaman menutup stomata, mencegah keluarnya uap air. Stomata hanya dapat ditutup melalui penggunaan sel penjaga, yang diisi dengan air untuk menutup stomata, dan menyegel kelembaban di dalam tanaman.
Selain dukungan tidak langsung bahwa air menawarkan proses fotosintesis, juga diperlukan untuk reaksi kimia yang terjadi. Selama proses ini, energi cahaya bereaksi dengan pigmen yang disebut klorofil, dan mengeksitasi elektron. Muatan yang dihasilkan mengubah energi cahaya menjadi bahan kimia yang disebut adenosin trifosfat, juga dikenal sebagai ATP, dan nikotinamida adenin dinukleotida fosfat, atau NADPH. Senyawa kimia ini digunakan untuk menyimpan energi yang diserap dari matahari. Selama proses penyimpanan energi, molekul air, yang terdiri dari hidrogen dan oksigen, dipecah sehingga unsur-unsur ini terpisah. Hidrogen kemudian digabungkan dengan karbon dioksida dengan bantuan ATP dan NADPH, menjadi gula, yang digunakan sebagai energi untuk tanaman. Proses mengubah karbon dioksida di atmosfer menjadi bentuk energi yang dapat digunakan disebut fiksasi karbon.