Metabolismo
La fotosíntesis es la síntesis de glucosa a partir de energía solar, dióxido de carbono () y agua (), con oxígeno como producto de desecho. Ese proceso utiliza el y el producido por los centros de reacción fotosintéticos para convertir el en 3-fosfoglicerato, que puede ser convertido en glucosa. Esa reacción de fijación del es llevada a cabo por la enzima RuBisCO (ribulosa 1, 5 bifosfato carboxilasa-oxigenasa) como parte del ciclo de Calvin. Se dan tres tipos de fotosíntesis en las plantas: fijación del carbono C3, fijación del carbono C4 y fotosíntesis  (siglas de la expresión inglesa "Crassulacean acidic metabolism"). Esos tipos difieren en la vía que sigue el en el ciclo de Calvin, con plantas C3 que fijan el directamente mientras que las fotosíntesis C4 y incorporan el primero en otros compuestos como adaptaciones para soportar la luz solar intensa y las condiciones secas.
Eficiencia fotosintética
donde CHO es glucosa (que posteriormente se transforma en otros azúcares, celulosa, lignina, etc.). El valor de la eficiencia fotosintética depende de cómo se defina la energía de la luz; depende de si contamos solo la luz que se absorbe y de qué tipo de luz se utiliza (ver Radiación fotosintéticamente activa). Se necesitan ocho (o quizás diez o más) fotones para utilizar una molécula de CO. La energía libre de Gibbs para convertir un mol de CO en glucosa es de 114 kcal, mientras que ocho moles de fotones de longitud de onda de 600 nm contienen 381 kcal, lo que da una eficiencia nominal del 30%. Sin embargo, la fotosíntesis puede ocurrir con luz hasta una longitud de onda de 720 nm siempre que también haya luz en longitudes de onda inferiores a 680 nm para mantener el Fotosistema II en funcionamiento (ver Clorofila). El uso de longitudes de onda más largas significa que se necesita menos energía luminosa para la misma cantidad de fotones y, por lo tanto, para la misma cantidad de fotosíntesis. Para la luz solar real, donde solo el 45% de la luz está en el rango de longitud de onda fotosintéticamente activa, la eficiencia máxima teórica de conversión de energía solar es aproximadamente del 11%. En realidad, sin embargo, las plantas no absorben toda la luz solar entrante (debido a la reflexión, los requisitos de respiración de la fotosíntesis y la necesidad de niveles óptimos de radiación solar) y no convierten toda la energía recolectada en biomasa, lo que da como resultado una eficiencia fotosintética general máxima de 3 al 6% de la radiación solar total. Si la fotosíntesis es ineficaz, se debe disipar el exceso de energía luminosa para evitar dañar el aparato fotosintético. La energía se puede disipar como calor (extinción no fotoquímica) o emitirse como fluorescencia de clorofila.