Fotosyntese er en biologisk prosess der energi som finnes i lys omdannes til kjemisk energi av bindinger mellom atomer som driver prosesser i celler. Det er grunnen til at jordens atmosfære og hav inneholder oksygen. Fotosyntese forekommer i dag i en rekke encellede organismer så vel som i planteceller (i spesialiserte organeller kalt kloroplaster). Det er to stadier av fotosyntese: lysreaksjonene og de mørke reaksjonene.
Sammenlignet med sukker som glukose, er karbondioksid (CO2) en kjemisk forbindelse med lav energi. CO2 er sterkt "oksidert" sammenlignet med en glukose, som er mer "redusert." Når en kjemisk forbindelse, slik som CO2, får elektroner, blir det mindre oksidert og mer redusert, og dette betyr at det har mer energi som kan brukes i celler. Faktisk er elektronene det som inneholder den kjemiske energien. Når CO2-molekyler endres kjemisk, kobles karbonatomer sammen og danner glukose, noe som reduseres mer og dermed holder mer energi. Mens elektronene som brukes til å lage glukose kommer fra lysreaksjonene fra fotosyntese, finner syntesen av glukose sted ved mørke reaksjoner ved bruk av disse elektronene.
Under lysreaksjonene fra fotosyntese fanges lys fra solen gjennom en serie reaksjoner som involverer kjemisk klorofyll. Dette resulterer i syntesen av to høyenergiske kjemiske forbindelser: ATP og NADPH, sistnevnte hvis kjemiske energi holdes av elektroner som lett kan overføres til andre forbindelser. Dette settet med reaksjoner krever vann (H2O) som oksygen frigjøres fra under prosessen. ATP og NADPH brukes deretter til å produsere glukose fra CO2 i neste fase av fotosyntese, de mørke reaksjonene.