פוטוסינתזה היא תהליך המרת אנרגיה מהשמש לאנרגיה כימית או סוכר. בנוסף לתדלוק המערכת האקולוגית של כדור הארץ, התהליך הפוטוסינתטי ממחזר פחמן דו חמצני לחמצן.
תאי צמח מיוחדים הנקראים כלורופלסטים, המכילים את הפיגמנט הירוק כלורופיל, מקלים על התהליך הפוטוסינתטי.
תפקידה העיקרי של פוטוסינתזה הוא להמיר את האנרגיה מהשמש לאנרגיה כימית למזון. למעט צמחים מסוימים המשתמשים בכימוסינתזה, כל הצמחים ובעלי החיים בכדור הארץ המערכת האקולוגית תלויה בסופו של דבר בסוכרים ובפחמימות המיוצרים על ידי צמחים פוטוסינתזה.
תוצר לוואי של התהליך הפוטוסינתטי הוא שחרור חמצן לאטמוספרה. כמו פילטר האוויר של הטבע, הפוטוסינתזה מכניסה פחמן דו חמצני מזיק, תוצר לוואי של נשימה של בעלי חיים, ומייצר חמצן שיכול לשמש לנשימה של בעלי חיים.
הפוטוסינתזה ממירה את אור השמש לאנרגיה כימית בצורת סוכר. אחר כך הסוכר מתפרק דרך נשימה תאית כדי לתדלק את חייו ברמה התאית. אנו נושמים חמצן ונושפים פחמן דו חמצני, ואילו צמחים נושמים פחמן דו חמצני ונושפים חמצן. לפיכך פוטוסינתזה היא המקור האולטימטיבי למזון שאנו אוכלים ולאוויר שאנו נושמים.