פוטוסינתזה היא תהליך ביולוגי שבו אנרגיה הכלולה באור מומרת לאנרגיה כימית של קשרים בין אטומים שמעבירים תהליכים בתוך תאים. זו הסיבה שבגללה האטמוספירה והים מכילים חמצן. פוטוסינתזה מתרחשת במגוון אורגניזמים חד תאיים וכן בתאי צמח (באברונים מיוחדים הנקראים כלורופלסטים). ישנם שני שלבים של פוטוסינתזה: תגובות האור והתגובות החשוכות.
פיגמנטים הם כימיקלים המשקפים אורכי גל מסוימים (צבעים) של אור אך לא אחרים. מכיוון שפיגמנטים שונים משקפים אורכי גל שונים, הדבר מעניק לפרחים מגוון שילובי צבעים. בנוסף, שינויים עונתיים בסינתזה היחסית של פיגמנטים שונים מהווים שינויים בצבע העלים במהלך הסתיו.
הפיגמנטים הם מרכיבים חיוניים במכונות הפוטוסינתזה, והפיגמנט החשוב ביותר הוא כלורופיל. כלורופיל הוא מולקולה גדולה הלוכדת אנרגיה מאור השמש וממירה אותה לאלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה. זה קורה במהלך תגובות האור של הפוטוסינתזה, בעוד שהאלקטרונים בעלי האנרגיה הגבוהה משמשים לאחר מכן במהלך התגובות החשוכות בסינתזה של גלוקוז הסוכר. פיגמנטים שאינם כלורופיל כוללים קרוטנואידים (שהם אדום, צהוב וכתום) ופיקובילינים. Phycobilins כוללים phycocyanin, אשר מקנה צבע כחלחל ל"אצה כחולה-ירוקה ", המכונה גם" cynanobacteria ", ו- phycoerythrin, המעניק צבע אדמדם לאצות אדומות.