Fotosinteza je biološki postopek, s katerim se energija, ki jo vsebuje svetloba, pretvori v kemično energijo vezi med atomi, ki moči procese znotraj celic. To je razlog, da zemeljsko ozračje in morja vsebujejo kisik. Danes se fotosinteza pojavlja v različnih enoceličnih organizmih, pa tudi v rastlinskih celicah (v specializiranih organelih, imenovanih kloroplasti). Obstajata dve stopnji fotosinteze: svetlobne in temne reakcije.
V primerjavi s sladkorji, kot je glukoza, je ogljikov dioksid (CO2) nizkoenergijska kemična spojina. CO2 je močno "oksidiran" v primerjavi z glukozo, ki je bolj "zmanjšana". Ko kemična spojina, kot je CO2, pridobi elektronov, postane manj oksidirana in bolj reducirana, kar pomeni, da vsebuje več energije, ki jo lahko uporabimo celic. Pravzaprav so elektroni tisto, kar zadržuje kemično energijo. Ko se molekule CO2 kemično spreminjajo, se atomi ogljika združujejo in tvorijo glukozo, ki je bolj zmanjšana in tako zadrži več energije. Medtem ko elektroni, ki se uporabljajo za tvorbo glukoze, prihajajo iz svetlobnih reakcij fotosinteze, sinteza glukoze z uporabo teh elektronov poteka med temnimi reakcijami.
Med svetlobnimi reakcijami fotosinteze se sončna svetloba zajame skozi vrsto reakcij, ki vključujejo kemični klorofil. Rezultat tega je sinteza dveh visokoenergijskih kemičnih spojin: ATP in NADPH, slednje, katerih kemično energijo zadržujejo elektroni, ki jih je mogoče zlahka prenesti v druge spojine. Ta sklop reakcij zahteva vodo (H2O), iz katere se med postopkom sprošča kisik. ATP in NADPH se nato uporabita za proizvodnjo glukoze iz CO2 v naslednji fazi fotosinteze, temnih reakcijah.