A fotoszintézis olyan biokémiai folyamat, amely során a fotoszintézist végző élőlények (pl. zöld növények, egyes egysejtűek és baktériumfajták, színes moszatok, algák) a napfény energiájának segítségével szervetlen anyagokból (szén-dioxidból és vízből) szerves anyagot (cukrot, azaz glükózt) állítanak elő. A cukron kívül „melléktermékként” oxigén szabadul fel. Az így keletkező oxigén, amely a legtöbb földi élőlény számára alapvető fontosságú, a légkörbe kerül.

A fotoszintézis két szakaszban megy végbe. A „fény szakaszában” a fényenergia megkötődik, és kémiai energiává alakul át kémiai kötések formájában. A „sötét szakaszban” pedig az energia arra fordítódik, hogy a szén-dioxidból cukor termelődjön. Ekkor történik tehát a szén-dioxid megkötése és szénhidrátokká alakítása, amelyek a növény fejlődéséhez szükségesek. Ezt a szakaszt Calvin-ciklusnak vagy szénfixációs fázisnak is nevezik.

A fotoszintézis fény hatására indul meg a levelekben található pigmentben, a klorofillban. A fotoszintézis mindaddig folyamatosan zajlik, amíg a klorofillt elegendő fény éri. Ezért a növény a fotoszintézis során folyamatosan szén-dioxidot vesz fel a levegőből, és oxigént bocsát ki. Sötét helyeken és éjszaka a növény nem fotoszintetizál, hanem lélegzik, azaz oxigént vesz fel, és szén-dioxidot bocsát ki. A növények éjszakai oxigénfelvétele igen csekély mértékű. Nappal, amikor a fotoszintézis zajlik, sokkal több oxigén keletkezik, mint amennyit a növény sejtlégzése során felhasznál.