צמחים משתמשים בתגובה כימית מורכבת הנקראת פוטוסינתזה כדי ליצור מזון מאנרגיית אור, פחמן דו חמצני מהאטמוספרה וממים. כל אחד מאלה מבצע חלק קריטי בתהליך הפוטוסינתזה, תלוי באחרים. בעוד שאנרגיית האור יכולה להיספג בקלות מהשמש ופחמן דו חמצני מהאטמוספרה, לפעמים מים הם מעטים. לא רק מים משמשים ישירות בתהליך הפוטוסינתזה למימן שלהם, הם משמשים גם למניעת התייבשות, ותומכים בעקיפין ביצירה מוצלחת של מזון לצמח.
עלי הצמחים מכילים פתחים הנקראים סטומטה, המשמשים להחלפת גזים. פחמן דו חמצני, בשילוב עם מים בפוטוסינתזה, נשאב דרך הסטומטה. חמצן, תוצר לוואי של התהליך, משתחרר דרך פתחים אלה, יחד עם אדי מים בתהליך הנקרא נשיפה. בעונות יבשות, לעומת זאת, על הצמח לשמור על לחות ככל האפשר. על מנת לעשות זאת, הצמח סוגר את הסטומטה, ומונע בריחה של אדי מים. ניתן לסגור את הסטומטה רק באמצעות תאי שמירה, שממלאים מים כדי לסגור את הסטומטה, ואוטמים לחות בתוך הצמח.
בנוסף לתמיכה העקיפה שמציעים מים את תהליך הפוטוסינתזה, יש צורך גם בתגובה הכימית שמתרחשת. בתהליך זה אנרגיית האור מגיבה עם פיגמנט הנקרא כלורופיל ומסעירה את האלקטרונים. המטען שהתקבל ממיר את אנרגיית האור לכימיקלים הנקראים אדנוזין טריפוספט, המכונה גם ATP, וניקוטינאמיד אדנין דינוקליאוטיד פוספט, או NADPH. תרכובות כימיות אלה משמשות לאחסון האנרגיה הנספגת מהשמש. בתהליך אחסון האנרגיה, מולקולות מים, המורכבות ממימן וחמצן, מפוצלות כך שאלמנטים אלה נפרדים. לאחר מכן משלבים את המימן עם פחמן דו חמצני בעזרת ATP ו- NADPH, כדי להפוך לסוכר, המשמש אנרגיה לצמח. תהליך הפיכת הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה לצורת אנרגיה שמישה נקרא קיבוע פחמן.
