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.
Fiksasi karbon
Fiksasi karbon atau asimilasi karbon mengacu pada proses konversi karbon anorganik (karbon dioksida) ke senyawa organik oleh organisme hidup. Contoh yang paling menonjol adalah fotosintesis, meskipun kemosintesis adalah bentuk lain dari fiksasi karbon yang dapat terjadi tanpa adanya sinar matahari. Organisme yang tumbuh dengan memfiksasi karbon disebut autotrof. Autotrof termasuk fotoautotrof, yang mensintesis senyawa organik menggunakan energi sinar matahari, dan litoautotrof, yang mensintesis senyawa organik menggunakan energi dari oksidasi anorganik. Heterotrof adalah organisme yang tumbuh menggunakan karbon yang difiksasi oleh autotrof. Senyawa organik digunakan oleh heterotrof untuk menghasilkan energi dan untuk membangun struktur tubuh. "Karbon terfiksasi", "karbon tereduksi", dan "karbon organik" adalah istilah yang setara untuk berbagai senyawa organik.