Fotosynthese ist der Prozess, bei dem grüne Pflanzen Sonnenlicht nutzen, um aus Kohlendioxid (CO₂) aus der Luft und Wasser (H₂O) aus dem Boden ihre eigene Nahrung in Form von Glucose (C₆H₁₂O₆) herzustellen, die sie zum Wachsen und für ihren Energiebedarf benötigen. Während dieses Prozesses wird Sauerstoff (O₂) freigesetzt, den wir Menschen und Tiere zum Atmen benötigen. Ohne Fotosynthese gäbe es auf der Erde nicht genügend Sauerstoff für das Leben von Tieren und Menschen.

Die Fotosynthese findet vor allem in den grünen Pflanzenteilen, meist in den Blättern, statt. Blätter enthalten Chloroplasten, in denen die Fotosynthese abläuft.
Die Fotosynthese besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Phasen: den lichtabhängigen Reaktionen und den lichtunabhängigen Reaktionen, auch Calvin-Zyklus genannt. Zuerst findet die lichtabhängige Reaktion statt, die so heißt, weil Licht benötigt wird. Sonnenlicht wird vom Chlorophyll, einem Pigmentmolekül innerhalb der Chloroplasten, absorbiert. Die Energie des absorbierten Lichts wird in chemische Energie in Form von NADPH und ATP umgewandelt, indem Wasser in Sauerstoff und Protonen gespalten wird. Der entstandene Sauerstoff wird über die Blattöffnungen, Stomata genannt, an die Umwelt abgegeben. Diese lichtabhängige Reaktion findet in den Membranen der Thylakoide innerhalb der Chloroplasten statt.

Danach folgt die lichtunabhängige Reaktion, auch Calvin-Zyklus genannt. Hier wird die chemische Energie von NADPH und ATP verwendet, um Kohlendioxid (CO₂) in Glucose umzuwandeln. Diese Reaktion findet im Stroma der Chloroplasten, also der flüssigen Matrix innerhalb der Chloroplasten, statt.
Beide Reaktionen sind voneinander abhängig. Die lichtunabhängigen Reaktionen benötigen die Energie und die Reduktionsäquivalente (NADPH und ATP) aus den lichtabhängigen Reaktionen, und die Abfallprodukte der lichtunabhängigen Reaktionen (wie ADP und NADP⁺) werden in den lichtabhängigen Reaktionen wiederverwendet.