Rośliny używają chlorofilu, zielonego pigmentu odpowiedzialnego za kolor większości roślin, aby pochłaniać światło i wytwarzać użyteczną energię chemiczną w procesie fotosyntezy. Cząsteczki węglowodanów są tworzone z wody i magazynku dwutlenku węgla w celu przechowywania energia chemiczna. Podczas tego procesu zazwyczaj uwalniany jest tlen.
Chloroplasty to organelle komórkowe posiadające wyspecjalizowane białka zwane ośrodkami reakcji. Ośrodki reakcji z kolei zawierają pigmenty chlorofilowe. W roślinach większość chloroplastów znajduje się w komórkach liścia, podczas gdy w bakteriach znajdują się one w błonie komórkowej. Dodatkowe związki powstają w wyniku fotosyntezy, w tym fosforanu dinukleotydu nikotynamidoadeninowego i trifosforanu adenozyny. Związki te biorą udział w transferze energii. Glony również stosują chlorofil, ale wiele gatunków jest uzależnionych od innych pigmentów, które dają kolory glonów inne niż zielone.
Uważa się, że niektóre z najwcześniejszych form życia na Ziemi były fotosyntezy. Najwcześniejsze organizmy fotosyntetyczne prawdopodobnie użyły wodoru lub siarkowodoru zamiast wody do donacji elektronów, która jest niezbędna w procesie fotosyntezy. Sugeruje się, że cyjanobakterie przyczyniły się do znacznej ilości tlenu we wczesnej historii, umożliwiając ewolucję złożonego życia. Organizmy fotosyntetyczne wytwarzają rocznie około sześć razy więcej energii niż cała ludzka cywilizacja. Około 100 do 115 milionów ton węgla jest również przekształcane w biomasę rocznie przez te organizmy.
