Fotosyntéza je biologický proces, pri ktorom sa energia obsiahnutá vo svetle mení na chemickú energiu väzieb medzi atómami, ktorá poháňa procesy v bunkách. To je dôvod, prečo zemská atmosféra a moria obsahujú kyslík. Fotosyntéza sa dnes vyskytuje v rôznych jednobunkových organizmoch, ako aj v rastlinných bunkách (v špecializovaných organelách nazývaných chloroplasty). Existujú dva stupne fotosyntézy: reakcie svetla a reakcie tmy.
V porovnaní s cukrami, ako je glukóza, je oxid uhličitý (CO2) nízkoenergetická chemická zlúčenina. CO2 je vysoko „oxidovaný“ v porovnaní s glukózou, ktorá je viac „redukovaná“. Keď získa chemická zlúčenina, napríklad CO2 elektróny, stáva sa menej oxidovaným a redukovaným, čo znamená, že obsahuje viac energie, ktorá sa dá použiť bunky. V skutočnosti sú to práve elektróny, ktoré zadržiavajú chemickú energiu. Pri chemickej zmene molekúl CO2 teda dochádza k spojeniu atómov uhlíka a vzniku glukózy, ktorá je viac redukovaná a tým pádom obsahuje viac energie. Zatiaľ čo elektróny používané na výrobu glukózy pochádzajú zo svetelných reakcií fotosyntézy, syntéza glukózy pomocou týchto elektrónov prebieha počas tmavých reakcií.
Počas svetelných reakcií fotosyntézy je svetlo slnka zachytávané pomocou série reakcií zahŕňajúcich chemický chlorofyl. To vedie k syntéze dvoch vysokoenergetických chemických zlúčenín: ATP a NADPH, ktorých chemickú energiu zadržiavajú elektróny, ktoré sa dajú ľahko preniesť na iné zlúčeniny. Táto sada reakcií vyžaduje vodu (H2O), z ktorej sa počas procesu uvoľňuje kyslík. ATP a NADPH sa používajú následne na výrobu glukózy z CO2 v ďalšej fáze fotosyntézy, teda temných reakcií.