光系统通过色素与蛋白组织捕获光能，水在放氧光合作用中提供相关电子来源，光合作用把光能转化为可利用的化学能

冠层不同位置叶片可以具有不同光适应特征。阴生叶与阳生叶常在结构和功能上不同。叶绿体运动能够调整细胞对光的利用程度。光合效率受到温度营养与水分条件影响。缺氮可能限制光合蛋白与色素的形成。干旱能通过气孔和代谢两方面限制光合。光合作用产物可转为蔗糖运往其他部位。淀粉可以在叶绿体中暂时储存光合碳。

光合作用把光能转化为可利用的化学能。植物叶绿体是进行光合作用的重要场所。蓝细菌能够进行放氧型光合作用。光合色素吸收特定波段的入射光。叶绿素对不同颜色光具有不同吸收程度。叶片呈绿色与反射透过较多绿光有关。植物并非完全不能利用绿色波段光。类囊体膜承载光反应的关键蛋白复合体。

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。

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。