Os fotossistemas utilizam luz para energizar um elétron, que é então usado em uma cadeia de transporte de elétrons para criar moléculas de alta energia para uso nas reações escuras da fotossíntese. Essas reações são conhecidas como fotofosforilação e constituem o estágio de reação à luz da fotossíntese.
Os fotossistemas são arranjos complexos de clorofila a com outros pigmentos, incluindo clorofila b, xantofilas e carotenóides, que capturam a energia da luz para energizar um elétron removido de uma água molécula. Nas plantas, os fotossistemas estão localizados na membrana da tireoide dentro do cloroplasto. Dois tipos de fotossistemas foram identificados como fotossistema I e fotossistema II.
P680 é a forma de clorofila a usada no fotossistema I, e o elétron é transportado dos pigmentos para uma proteína ferredoxina. As plantas possuem fotossistema I além do fotossistema II.
P700 é a forma da clorofila a usada no fotossistema II e o elétron é transportado para uma molécula de plastoquinona. Muitas bactérias fotossintéticas possuem apenas fotossistema II. As cianobactérias são uma exceção notável, tendo os dois tipos de fotossistemas.
Na fotofosforilação cíclica, o elétron energizado liberado pelo fotossistema e utilizado na cadeia de transporte de elétrons é devolvido ao fotossistema I. Este processo produz ATP.
Na fotofosforilação não cíclica, o elétron passa do fotossistema II por uma série de reações para o fotossistema I, que reenergiza o elétron usando a luz para outra série de reações. O elétron não retorna aos fotossistemas e o NADPH é criado.