Fotosintesis
Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an. Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air. Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu. Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.
Botani
Tumbuhan mensintesis sejumlah besar polimer yang unik seperti selulosa, pektin, dan xiloglukan untuk membentuk dinding sel. Tumbuhan berpembuluh membuat lignin, sebuah polimer yang digunakan untuk memperkuat trakeid xylem sehingga tidak runtuh ketika dilalui oleh air dan mineral yang dihisapnya. Lignin juga membentuk dinding terluar dari tumbuhan berkayu. Sporopolenin adalah senyawa polimer yang melindungi spora dan polen tumbuhan. Dengan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer yang saat ini lebih rendah dibandingkan awal keberadaan tanaman darat di zaman Ordovician dan Silurian, banyak tumbuhan berevolusi secara independen dengan mengembangkan jalur fotosintesis khusus fiksasi karbon C4 dan crassulacean acid metabolism untuk mengurangi loss akibat fotorespirasi yang umum terdapat pada tumbuhan dengan tipe fotosintesis fiksasi karbon C3.