Valon avulla yhteyttävät eliöt sitovat auringon valoenergiaa orgaanisien yhdisteiden kemialliseksi energiaksi. Sitomansa energian avulla ne muodostavat hiilidioksidista ja vedestä monimutkaisia orgaanisia yhdisteitä, kuten hiilihydraatteja, proteiineja ja lipidejä. Fotosynteesin tuotteena on glukoosi, jota voidaan käyttää muiden orgaanisten yhdisteiden rakentamiseen. Fotosynteesi käyttää lähtöaineinaan hiilidioksidia ja vettä. Lopputuloksena lähtöaineista vapautuu happea. Reaktion suunta on siis päinvastainen kuin soluhengityksessä.

Fotosynteesin kokonaisreaktio:

6 CO₂ + 6 H₂O ➞ C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ (käyttää auringon valoenergiaa)

Fotosynteesi koostuu valoenergiaa talteen ottavista valoreaktioista sekä hiilen sitomisreaktioista, jossa ilmakehän hiilidioksidia sidotaan orgaanisiin yhdisteisiin.