Fotosüntees toimub kloroplastides, mis on taimerakkude spetsialiseerunud struktuurid. Need sisaldavad klorofülli, rohelist pigmenti, mis neelab päikesevalgust. Kasutades valgust, vett ja süsihappegaasi, toodavad taimed glükoosi (suhkur, mida kasutatakse energiaks) ja hapnikku (vabastatakse õhku). 

Joonis 2. Fotosünteesi protsess, allikas: https://dotandlinelearning.com/blog/biology/chapter-6-photosynthesis/

Protsess toimub kahes põhietapis:

1. etapp: Valgusenergia kinnipüüdmine (valgusest sõltuvad reaktsioonid)
•    Toimub kloroplastide tülakoidide membraanides.
•    Päikesevalgus neeldub klorofülli poolt, ergastades elektrone ja käivitades energia ülekande protsessi.
•    Vee molekulid lõhustatakse hapnikuks, prootoniteks ja elektronideks, vabastades hapnikugaasi atmosfääri.
•    Kogutud energia salvestatakse spetsiaalsetesse molekulidesse nimega ATP (adenosiintrifosfaat) ja NADPH (nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaat), mida kasutatakse järgmises etapis.

2. etapp: Energia tootmine (Calvini tsükkel)
•    Toimub stroomas, kloroplastide sisemises vedelikus.
•    Õhust pärit süsihappegaasi kasutatakse glükoosimolekulide ehitamiseks.
•    Esimeses etapis tekkinud ATP ja NADPH annavad energia, et muuta süsihappegaas suhkruteks.
•    See salvestatud energia kasutatakse taime kasvuks, paljunemiseks ja oluliste ainete nagu tärklise ja tselluloosi tootmiseks.