Fotosinteza este un proces biologic prin care energia conținută în lumină este transformată în energie chimică a legăturilor dintre atomi pe care puterea o procesează în interiorul celulelor. Acesta este motivul pentru care atmosfera Pământului și mările conțin oxigen. Fotosinteza are loc într-o varietate de organisme unicelulare, precum și în celulele vegetale (în organite specializate numite cloroplaste). Există două etape ale fotosintezei: reacțiile luminoase și reacțiile întunecate.
Pigmenții sunt substanțe chimice care reflectă anumite lungimi de undă (culori) ale luminii, dar nu și altele. Deoarece diferiți pigmenți reflectă lungimi de undă diferite, acest lucru oferă florilor o varietate de combinații de culori. În plus, modificările sezoniere în sinteza relativă a diferiților pigmenți explică schimbările de culoare ale frunzelor în timpul toamnei.
Pigmentii sunt componente vitale ale mecanismului fotosintezei, cel mai important pigment fiind clorofila. Clorofila este o moleculă mare care captează energia din lumina soarelui și o transformă în electroni cu energie ridicată. Acest lucru se întâmplă în timpul reacțiilor luminoase ale fotosintezei, în timp ce electronii cu energie ridicată sunt utilizați ulterior în timpul reacțiilor întunecate în sinteza glucozei zahărului. Alți pigmenți decât clorofila includ carotenoizi (care sunt roșii, galbeni și portocalii) și ficobiline. Ficobilinele includ ficocianina, care conferă o culoare albăstruie „algei albastru-verzui”, cunoscută și sub numele de „cinanobacterii”, și ficoeritrina, care conferă o culoare roșiatică algelor roșii.