光合作用把光能转化为可利用的化学能，叶片呈绿色与反射透过较多绿光有关

碳固定的初始步骤由特定羧化酶催化。暗反应名称不意味着这些过程只能夜间发生。碳同化通常依赖光反应提供的能量产物。光呼吸与羧化酶结合氧气的副反应有关。高温和低二氧化碳条件可能增强光呼吸。四碳植物通过空间分工浓缩二氧化碳。景天酸代谢植物通过时间分工降低失水。仙人掌等植物常具有特殊的碳同化策略。

不同光合类型适应不同水热环境条件。光补偿点对应光合吸碳与呼吸放碳相平衡。光饱和后继续增加光照未必显著增加光合速率。过强光照可能损伤光合系统的部分组分。非光化学淬灭帮助释放多余吸收光能。气孔开放影响二氧化碳进入与水分散失。气孔调节连接碳获取与水分保存需求。叶片厚度与内部结构影响光的利用方式。

植物呼吸在白天和夜间都可以进行。植物总生长取决于碳收入与碳支出的平衡。化能合成利用无机物氧化提供的能量固碳。部分深海生态系统不以当地太阳光为直接基础。不放氧光合作用使用不同电子供体和系统。光合作用的演化深刻改变了地球大气组成。大氧化事件与古代生物放氧活动有关。海洋浮游植物贡献了重要的全球初级生产。初级生产力受到光照与营养盐供应共同限制。