Fotoszintézis során a növények fényenergia (és enzimek) segítségével vízből és szén-dioxidból cukrot állítanak elő.

A folyamatot két szakaszra bonthatjuk.

1. A fényszakasz csak fény jelenlétében megy végbe. Ekkor történik meg a víz bontása. A növénynek a hidrogénekre van szüksége, az oxigén melléktermék, mely a gázcserenyílásokon keresztül távozik.
2. A sötétszakasz (vagy Calvin-ciklus) éjszaka is, nappal is végbe megy; neve arra utal, hogy nem szükséges hozzá megvilágítás. Ekkor történik a szén-dioxid megkötése és a szőlőcukor szintézise.

A szén-dioxid a gázcserenyílásokon keresztül diffundál el a fotoszintézist végző sejtekig. A keletkező oxigén egy része ellenkező irányba halad, kidiffundál a sejtekből a légrésbe, majd a gázcserenyílásokon keresztül távozik. Az oxigén másik részét a sejtek felhasználják légzésükhöz. Ehhez hasonlóan a légzés során keletkező szén-dioxid egy része felhasználódik a fotoszintézishez, másik része a gázcserenyílásokon távozik. Tehát éjszaka, amikor fény hiányában a fotoszintézis fényszakasza nem működik, a sejtlégzés viszont igen, a növények is oxigént használnak fel és szén-dioxidot bocsátanak ki. Azonban nappal, amikor a fotoszintézis zajlik, sokkal több oxigén keletkezik, mint amennyit a növény sejtlégzése során felhasznál(t)!

A fotoszintézis tehát központi jelentőségű az egész élővilág számára, mert a zöld növények állítják elő az élethez létfontosságú oxigént!

A szén-dioxid-koncentráció növekedésével a fotoszintézis intenzitása egy bizonyos határig növekszik, ezen túl azonban nem.