As plantas produzem seu próprio alimento a partir de compostos inorgânicos por meio de um processo chamado fotossíntese, que ocorre nas folhas. Os ingredientes necessários para a fotossíntese são luz, água e dióxido de carbono. A taxa de fotossíntese será afetada pela quantidade desses ingredientes disponíveis, bem como pela temperatura. Os produtos finais da fotossíntese são o oxigênio, que as plantas liberam, e os carboidratos, que se tornam a fonte de energia das plantas. Com base na estrutura básica da glicose, as plantas também usam a fotossíntese para criar vários produtos químicos mais complexos à base de carbono, essenciais para seu crescimento e sobrevivência.
Primeiro, a água absorvida pelas raízes sobe para as folhas e entra em células especiais chamadas cloroplastos. Essas células contêm clorofila, um pigmento verde que dá às folhas sua cor refletindo os comprimentos de onda verdes. Mais importante, a clorofila absorve a luz nas partes vermelha e azul do espectro e a usa para alimentar uma reação química crucial. Dentro do cloroplasto, as moléculas de clorofila absorvem um único fóton de luz e em troca de um elétron. Segue-se uma série de reações químicas que, em última análise, substituem o elétron perdido pelas moléculas de água na folha. No processo, o átomo de oxigênio na água se separa dos átomos de hidrogênio e passa como resíduo. O hidrogênio restante é coletado e eventualmente sintetizado em uma molécula de carboidrato.
O processo que cria o alimento real para a planta não requer luz, por isso é chamado de reação escura. Em outra parte da folha chamada estroma, o dióxido de carbono que foi absorvido do meio ambiente é reduzido a carbono e oxigênio. Novamente, o oxigênio pode escapar, mas o carbono se combina com o hidrogênio produto final do primeiro processo para formar um açúcar simples. Eles podem ser combinados ou modificados para produzir quase qualquer composto orgânico que a planta possa precisar, seja para estrutura ou nutrição.
As plantas não usam a energia da luz diretamente, mas devem convertê-la em energia química. Da luz que atinge uma folha, apenas cerca de 5% é usada para a fotossíntese e, dessa luz, apenas 30 a 50% é armazenada como energia química para a célula. Ainda assim, a fotossíntese é um processo vital, não apenas para as plantas, mas para todos os organismos que respiram oxigênio, incluindo os seres humanos. Os cientistas acreditam que foi a fotossíntese nas primeiras plantas verdes e algas que criou a atmosfera respirável da Terra. Mesmo hoje, as plantas continuam a reabastecer o meio ambiente, filtrando o dióxido de carbono prejudicial em oxigênio vital.