Augi paši ražo pārtiku no neorganiskiem savienojumiem, izmantojot procesu, ko sauc par fotosintēzi, kas notiek lapās. Fotosintēzei nepieciešamās sastāvdaļas ir gaisma, ūdens un oglekļa dioksīds. Fotosintēzes ātrumu ietekmēs šo pieejamo sastāvdaļu daudzums, kā arī temperatūra. Fotosintēzes galaprodukti ir skābeklis, ko augi izdala, un ogļhidrāti, kas kļūst par augu enerģijas avotu. Balstoties uz glikozes pamatstruktūru, augi arī izmanto fotosintēzi, lai izveidotu vairākas sarežģītākas oglekļa bāzes ķīmiskas vielas, kas ir būtiskas to augšanai un izdzīvošanai.
Pirmkārt, ūdens, kas absorbēts caur saknēm, paceļas līdz lapām un nonāk īpašās šūnās, ko sauc par hloroplastiem. Šīs šūnas satur hlorofilu, zaļu pigmentu, kas atstāj lapu krāsu, atspoguļojot zaļos viļņu garumus. Vēl svarīgāk ir tas, ka hlorofils absorbē gaismu spektra sarkanajā un zilajā daļā un izmanto to, lai darbinātu izšķirošu ķīmisko reakciju. Hloroplasta iekšpusē hlorofila molekulas absorbē vienu gaismas fotonu un apmaiņā pret elektronu. Seko virkne ķīmisko reakciju, kas galu galā aizvieto zaudēto elektronu no ūdens molekulām, kas atrodas lapā. Šajā procesā skābekļa atoms ūdenī atdalās no ūdeņraža atomiem un iziet kā atkritumi. Atlikušo ūdeņradi savāc un galu galā sintezē ogļhidrātu molekulā.
Process, kas rada faktisko barību augam, neprasa gaismu, tāpēc to sauc par tumšu reakciju. Citā lapas daļā, ko sauc par stromu, no apkārtējās vides absorbētais oglekļa dioksīds tiek reducēts par oglekli un skābekli. Atkal skābeklim ir atļauts izplūst, bet ogleklis apvienojas ar pirmā procesa ūdeņraža galaproduktu, veidojot vienkāršu cukuru. Tos var kombinēt vai pārveidot, lai iegūtu gandrīz jebkuru organisko savienojumu, kas augam varētu būt vajadzīgs struktūras vai uztura dēļ.
Augi gaismas enerģiju neizmanto tieši, bet tiem tā jāpārvērš ķīmiskajā enerģijā. No gaismas, kas skar lapu, tikai aptuveni 5 procenti tiek izmantoti fotosintēzei, un tikai 30 līdz 50 procenti tiek uzglabāti kā ķīmiskā enerģija šūnai. Tomēr fotosintēze ir vitāli svarīgs process ne tikai augiem, bet arī visiem skābekli elpojošajiem organismiem, ieskaitot cilvēkus. Zinātnieki uzskata, ka fotosintēze agri zaļajos augos un aļģēs radīja zemes elpojošo atmosfēru. Arī šodien augi turpina papildināt vidi, filtrējot kaitīgo oglekļa dioksīdu dzīvību uzturošā skābeklī.
