Sel tumbuhan memperoleh energi melalui proses yang disebut fotosintesis. Proses ini menggunakan energi matahari untuk mengubah karbon dioksida dan air menjadi energi dalam bentuk karbohidrat. Ini adalah proses dua bagian. Pertama, energi dari radiasi matahari terperangkap di dalam tanaman. Kedua, energi itu digunakan untuk memecah karbon dioksida dan membentuk glukosa, molekul energi utama pada tumbuhan. Tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri menggunakan fotosintesis untuk menciptakan energi yang digunakan untuk pertumbuhan, pemeliharaan, dan reproduksi.
Kloroplas adalah organel (unit yang berfungsi di dalam sel) tempat berlangsungnya reaksi fotosintesis. Organel-organel ini, yang terletak di sel daun dan sel induk tanaman, mengandung cairan kaya protein tempat sebagian besar proses fotosintesis yang menghasilkan energi berlangsung.
Di dalam kloroplas, energi kimia matahari diserap dalam molekul pigmen yang tersusun dalam kelompok yang disebut fotosistem. Energi ditransfer ke sel sebagai perjalanan ringan melalui fotosistem ini. Energi ditransfer sebagai elektron.
Di dalam setiap fotosistem terdapat banyak molekul pigmen. Dua ratus molekul pigmen hijau yang disebut klorofil membentuk sebagian besar molekul ini. Bagian tumbuhan tempat berlangsungnya fotosintesis mudah dikenali dari warna hijaunya. Warna ini adalah hasil dari klorofil dalam fotosistem.
Energi yang dikumpulkan dalam kloroplas digunakan selama respirasi sel. Selama respirasi sel, energi dari glukosa yang dibuat selama fotosintesis digunakan untuk menghasilkan molekul energi untuk pertumbuhan dan reproduksi. Produk respirasi adalah molekul energi, karbon dioksida dan air. Karbon dioksida dan air yang dihasilkan ditransfer kembali ke kloroplas di mana mereka kembali digunakan untuk fotosintesis. Respirasi sel terjadi di organel lain yang disebut mitokondria. Di sini, energi yang diperoleh dari glukosa yang dihasilkan dalam kloroplas dibuat dan disimpan untuk digunakan di masa depan oleh tanaman.