La fotosintesi è un processo biologico mediante il quale l'energia contenuta nella luce viene convertita in energia chimica dei legami tra atomi che alimentano i processi all'interno delle cellule. È il motivo per cui l'atmosfera ei mari della Terra contengono ossigeno. La fotosintesi avviene all'interno di una varietà di organismi unicellulari e nelle cellule vegetali (in organelli specializzati chiamati cloroplasti). Ci sono due fasi della fotosintesi: le reazioni alla luce e le reazioni al buio.
I pigmenti sono sostanze chimiche che riflettono determinate lunghezze d'onda (colori) della luce ma non altre. Poiché pigmenti diversi riflettono lunghezze d'onda diverse, questo conferisce ai fiori una varietà di combinazioni di colori. Inoltre, i cambiamenti stagionali nella sintesi relativa dei diversi pigmenti spiegano i cambiamenti di colore delle foglie durante l'autunno.
I pigmenti sono componenti vitali del macchinario della fotosintesi, il pigmento più importante è la clorofilla. La clorofilla è una grande molecola che cattura l'energia dalla luce solare e la converte in elettroni ad alta energia. Ciò avviene durante le reazioni luminose della fotosintesi, mentre gli elettroni ad alta energia vengono utilizzati successivamente durante le reazioni oscure nella sintesi dello zucchero glucosio. I pigmenti diversi dalla clorofilla includono i carotenoidi (che sono rossi, gialli e arancioni) e le ficobiline. Le ficobiline includono la ficocianina, che conferisce un colore bluastro alle "alghe blu-verdi", note anche come "cianobatteri", e la ficoeritrina, che conferisce un colore rossastro alle alghe rosse.