Fotosistēmas izmanto gaismu, lai aktivizētu elektronu, kuru pēc tam izmanto elektronu transporta ķēdē, lai izveidotu augstas enerģijas molekulas, kas izmantojamas fotosintēzes tumšajās reakcijās. Šādas reakcijas ir pazīstamas kā fotofosforilēšana un veido fotosintēzes gaismas reakcijas pakāpi.
Fotosistēmas ir hlorofila a sarežģīti izvietojumi ar citiem pigmentiem, ieskaitot hlorofilu b, ksantofiliem un karotinoīdiem, kas uztver gaismas enerģiju, lai aktivizētu no ūdens izņemtu elektronu molekula. Augos fotosistēmas atrodas thykaloid membrānā hloroplastā. Ir identificēti divu veidu fotosistēmas kā I fotosistēma un II fotosistēma.
P680 ir hlorofila a forma, ko izmanto I fotosistēmā, un elektrons tiek transportēts no pigmentiem uz ferredoksīna proteīnu. Augiem papildus I fotosistēmai ir arī I fotosistēma.
P700 ir hlorofila a forma, ko izmanto II fotosistēmā, un elektrons tiek transportēts uz plastokinona molekulu. Daudzām fotosintētiskām baktērijām ir tikai II fotosistēma. Cianobaktērijas ir ievērojams izņēmums, kam ir abu veidu fotosistēmas.
Cikliskajā fotofosforilēšanā fotosistēmas atbrīvotais un elektronu transportēšanas ķēdē izmantotais elektriskais enerģija tiek atgriezta I fotosistēmā. Šis process rada ATP.
Necikliskā fotofosforilēšanā elektrons no II fotosistēmas caur reakciju sēriju pāriet uz I fotosistēmu, kas atkal aktivizē elektronu, izmantojot gaismu citai reakciju virknei. Elektrons netiek atgriezts fotosistēmās, un tiek izveidots NADPH.