Fotosynteza przebiega w dwóch etapach: reakcji światła i reakcji ciemności. Reakcje świetlne biorą swoją nazwę, ponieważ wymagają obecności bezpośredniego światła, podczas gdy reakcje ciemne nie mają tego samego warunku . Reakcje świetlne w przeważającej części występują w stosach tylakoidów w grani, podczas gdy reakcje mroczne nie występują, choć najczęściej zdarzają się w ciągu dnia.
Reakcje światła polegają na konwersji światła słonecznego na energię chemiczną przyjmującą formę trójfosforanu adenozyny (ATP) i fosforanu dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADPH). Chlorofil w roślinie pochłania energię ze światła, rozpoczynając sekwencję zdarzeń, która prowadzi do produkcji ATP, NADPH i tlenu, z rozszczepieniem cząsteczek H2O. Tlenki uwalniają tlen, a pozostałe dwa produkty uboczne wytwarzają cukier jako część ciemnych reakcji.
Kiedy mroczne reakcje są już gotowe, dwutlenek węgla staje się cukrem z ATP i NADPH, w procesie zwanym cyklem Calvina, czyli wiązania węgla. Cykl ten ma trzy etapy: utrwalanie węgla, redukcja i regeneracja. Kiedy te reakcje mają miejsce, roślina jest ustawiona tak, aby ponownie rozpocząć cykl, pozwalając roślinie na przekształcenie dwutlenku węgla w użyteczną substancję.
