Sinar matahari diperlukan untuk fotosintesis karena energi matahari adalah energi cahaya yang dikonversi menjadi energi kimia oleh kloroplas tanaman. Energi ini diperlukan untuk produksi glukosa, yang menyediakan energi yang dapat digunakan tumbuhan.

Kloroplas mengandung pigmen hijau klorofil, yang menyerap cahaya matahari. Dua bahan lain yang diperlukan untuk fotosintesis adalah karbon dioksida dan air. Kombinasi ketiga zat ini memicu proses fotosintesis, yang menghasilkan glukosa, oksigen, dan air. Fotosintesis terjadi terutama pada daun , yang mengandung konsentrasi kloroplas tertinggi. Pori-pori kecil, atau stomata, juga terletak di daun tanaman dan menyerap karbon dioksida dari udara di sekitarnya.

Protista, bakteri dan ganggang biru-hijau adalah organisme lain yang berfotosintesis untuk makanan. Selain itu, banyak organisme membentuk ikatan simbiotik dengan organisme fotosintetik, paling umum karang, anemon laut dan spons. Beberapa moluska bahkan menyimpan kloroplas dalam tubuh mereka sehingga mereka dapat bertahan hidup di bawah sinar matahari sendiri selama beberapa bulan.

Pada 2010, lebah Oriental adalah hewan pertama yang ditemukan menggunakan fotosintesis. Tawon mengubah sinar matahari menjadi energi listrik. Efisiensi konversi dari sinar matahari menjadi energi kimia adalah sekitar 3 hingga 6 persen, dengan energi yang belum dikonversi dilepaskan sebagai panas. Secara global, diperkirakan bahwa fotosintesis menangkap sekitar 130 terawatt energi setiap tahun, yang enam kali lebih besar dari konsumsi energi manusia.