光合作用是地球上大规模地把无机物质制造成有机物质的过程,每年可把大气CO2中的2千亿吨碳转变为碳水化合物.光合作用合成的有机物,不仅供植物本身生长发育的需要,又是几乎所有其他生物用以建造其自身躯体的物质原料,即可直接或间接作为人类和动物界的食物.光合作用是地球上蓄积日光能最重要的过程,其贮藏在有机物中的化学能,提供了人类和绝大多数生物（包括绿色植物在内）生命活动所能利用的唯一的能量形式.人类使用的能源,如煤、石油、天然气等,也是古代的日光能转化而来的.光合作用还提供了大气中氧的来源,并维持空气中氧气的正常含量,以及地球上碳素的循环,使地球上的生物得以存在、繁荣和发展.
光合作用是一个复杂的氧化还原反应,其中CO2被还原成C6H12O6,H2O中的氧原子被氧化成O2.水被氧化成O2是不能自发进行的,只有在光的作用下由光提供能量才能进行.光能是通过叶绿素吸收、传递、收集并引起光化学反应的.因此叶绿素是光合作用的主要角色.光合作用可分成光反应和暗反应两个过程：在光下进行的光物理和光化学反应称为光反应；不需要光（在暗中、光下都能进行）的反应称为暗反应,暗反应是与温度有关的酶促反应.光反应包括水的光氧化放O2以及NADPH（还原型辅酶Ⅱ）和ATP（三磷酸腺苷）的形成,此过程首先是叶绿素分子吸收光能而被激发,并释放出高能电子,此电子被原初受体接受,再通过一系列电子传递体最后传给NADP+（氧化型辅酶Ⅱ）,使其还原成富含能量的NADPH；电子传递过程中的一部分能量使磷酸根与ADP（二磷酸腺苷）作用生成ATP.这样,光能就通过电子的流动变成活跃的化学能贮藏在NADPH和ATP中.激发态叶绿素分子失去电子后最终从水中又获得电子,填充其电子空位,并释放出氧气.暗反应包括CO2的固定、还原和CO2接受体五碳糖（核酮糖1,5-二磷酸）的再生.即CO2与五碳糖在羧化酶作用下,生成磷酸甘油酸（PGA）,使CO2以-COOH形式固定下来,然后利用光反应中产生的ATP中的能量和还原剂（NADPH）把PGA还原成磷酸甘油醛（3C糖）.以后1/6的磷酸甘油醛经过一系列酶催化生成果糖-6-磷酸,而磷酸甘油醛和果糖-6-磷酸又可进一步转化为蔗糖、淀粉等；5/6的磷酸甘油醛在一系列酶的催化下最后又生成五碳糖,又可接受CO2,这样就形成光合碳循环,每固定一分子CO2,可产生1/6个葡萄糖-6-磷酸,循环六次,则生成一分子葡萄糖-6-磷酸.