Wiele roślin, protistów, bakterii i sinic może przeprowadzić fotosyntezę. Te organizmy produkują cukier, tłuszcze i białka, zbierając energię ze światła słonecznego. Organizmy fotosyntetyczne są producentami, ponieważ produkują własne pożywienie.
W roślinach większość fotosyntezy występuje w liściach, a zwłaszcza w chloroplastach, gdzie podścieliska i błony tylakoidowe są miejscami większości aktywności. Zrąb jest warstwą płynną, w której dwutlenek węgla z powietrza staje się cukrem. Membrany tylakoidowe przekształcają energię świetlną w energię chemiczną. Zielony pigment, chlorofil, pochłania energię świetlną ze słońca. W końcu rośliny produkują tlen jako fotosyntetyczny produkt uboczny.
Niektóre rośliny, takie jak widmowa biała rura indyjska, nie wymagają fotosyntezy. Indyjska rura uzyskuje składniki odżywcze poprzez pasożytowanie na grzybach. Cyjanobakterie lub niebiesko-zielone algi biorą swoją nazwę od fikocyjaniny. Fikocyjanina zastępuje chlorofil w tych organizmach, a fotosynteza odbywa się w fałdach zewnętrznych błon komórek, a nie w chloroplastach. Niektóre fotosyntetyczne protisty, takie jak euglena, zawierają chloroplasty, podobnie jak rośliny. Inne, takie jak dinoflagellates, żywią się organizmami endosymbiotycznymi lub pobierają chloroplasty od zdobyczy, którą konsumują. Bakterie często zawierają bakteriochlorofil. Związek ten przypomina chlorofil, ale absorbuje światło o nieco dłuższych falach. W przeciwieństwie do roślin, wiele bakterii nie wymaga wody do wystąpienia fotosyntezy. Z tego powodu nie produkują tlenu.
