zachycování energie světelného záření, její ukládání ve formě energie chemických vazeb a následné využití pro přeměnu anorganických látek (zejména CO2) na látky organické. Fotosynthesa je nejdůležitější biochemický proces na Zemi. Probíhá v zelených rostlinách, fototrofních bakteriích a řasách. U eukaryot probíhá v chloroplastech, specialisovaných organelách obsahujících chlorofyl. Ve vnitřních membránách chloroplastů (thylakoidech) jsou zakotveny dva typy fotosystémů, které absorbují a následně využívají světelnou energii. Takto získaná energie je v tzv. světlé fázi fotosynthesy jednak přímo využita k redukci NADP+ na NADPH (viz fotoredukce) a jednak je uložena do formy proton-motivní síly a následně do chemické struktury ATP (fotofosforylace). Tyto látky jsou nezbytné v následující, tzv. temné fázi fotosynthesy k zabudování (asimilaci) CO2 do organických sloučenin, k asimilaci anorganického dusíku a síry. U všech rostlin probíhá asimilace oxidu uhličitého v Calvinově cyklu. Podle prvních kroků fixace CO2 dělíme rostliny na C3 (prvním produktem asimilace CO2 je 3-fosfoglycerát, obsahující 3 uhlíkové atomy), C4-rostliny (první produkty jsou čtyřuhlíkaté sloučeniny) a CAM-rostliny (viz rostliny C3, C4 a CAM).