C4植物是指在光合作用的暗反应过程中,一个C2被—个含有三个碳原子的化合物(磷酸烯醇式丙酮酸)固定后首先形成含四个碳原子的有机酸（草酰乙酸）,所以称为C4植物.C4植物叶片的结构特点是：围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞,里面一圈是维管束鞘细胞,细胞较大,里面的叶绿体不含基粒.外圈的叶肉细胞相对小一些,细胞中含有具有基粒的叶绿体.通过C4途径固定CO2的过程是在叶肉细胞中进行的.C4中的C转移到C3途径是在维管束鞘细胞中进行的,光合作用的暗反应过程也是在维管束鞘细胞中进行.光合作用的产生也主要积累在维管束鞘细胞中.C4植物具有两条固定CO2的途径,即C3途径和C4途径.
C4植物通常分布在热带地区,光合作用效率较C3植物高,对CO2的利用率也较C3植物高,所以具有C4途径的农作物的产量比具有C3途径的农作物产量要高,如玉米就属于C4植物.