Augalai gamina savo maistą iš neorganinių junginių per procesą, vadinamą fotosinteze, kuris vyksta lapuose. Fotosintezei reikalingi ingredientai yra šviesa, vanduo ir anglies dioksidas. Fotosintezės greičiui įtakos turės turimas šių ingredientų kiekis, taip pat temperatūra. Galutiniai fotosintezės produktai yra deguonis, kurį augalai išskiria, ir angliavandeniai, kurie tampa augalų energijos šaltiniu. Remdamiesi pagrindine gliukozės struktūra, augalai taip pat naudoja fotosintezę, kad sukurtų kelias sudėtingesnes anglies pagrindu pagamintas chemines medžiagas, būtinas jų augimui ir išgyvenimui.
Pirma, per šaknis absorbuojamas vanduo pakyla iki lapų ir patenka į specialias ląsteles, vadinamas chloroplastais. Šiose ląstelėse yra žalio pigmento chlorofilo, kuris palieka lapų spalvą atspindėdamas žalios spalvos bangos ilgį. Dar svarbiau, kad chlorofilas absorbuoja šviesą raudonoje ir mėlynoje spektro dalyse ir naudoja ją lemiamai cheminei reakcijai sukelti. Chloroplasto viduje chlorofilo molekulės sugeria vieną šviesos fotoną ir mainais į elektroną. Toliau seka cheminių reakcijų serija, kuri galiausiai pakeičia prarastą elektroną iš vandens molekulių lape. Vykstant vandenyje esantis deguonies atomas atsiskiria nuo vandenilio atomų ir praeina kaip atliekos. Likęs vandenilis surenkamas ir galiausiai susintetinamas į angliavandenių molekulę.
Procesas, sukuriantis tikrąjį augalo maistą, nereikalauja šviesos, todėl tai vadinama tamsiąja reakcija. Kitoje lapo dalyje, vadinamoje stroma, iš aplinkos absorbuojamas anglies dioksidas redukuojamas į anglį ir deguonį. Vėlgi, deguoniui leidžiama išeiti, tačiau anglis susijungia su pirmojo proceso galutiniu vandenilio produktu ir susidaro paprastas cukrus. Juos galima derinti arba modifikuoti, kad gautų beveik bet kokį organinį junginį, kurio augalui gali prireikti, nesvarbu, ar tai būtų struktūra, ar mityba.
Augalai šviesos energiją nenaudoja tiesiogiai, tačiau turi ją paversti chemine energija. Šviesos, patekusios į lapą, fotosintezei naudojama tik apie 5 proc., O iš jos tik 30–50 proc. Vis dėlto fotosintezė yra gyvybiškai svarbus procesas ne tik augalams, bet ir visiems deguonį kvėpuojantiems organizmams, įskaitant žmones. Mokslininkai mano, kad būtent ankstyvųjų žaliųjų augalų ir dumblių fotosintezė sukūrė kvėpuojančią žemės atmosferą. Net ir šiandien augalai ir toliau papildo aplinką, filtruodami kenksmingą anglies dioksidą į gyvybę palaikantį deguonį.