Thực vật sử dụng chất diệp lục, một sắc tố màu xanh lá cây chịu trách nhiệm tạo ra màu sắc của hầu hết các loại thực vật, để hấp thụ ánh sáng và tạo ra năng lượng hóa học có thể sử dụng được thông qua quá trình quang hợp. Các phân tử carbohydrate được tạo ra từ quá trình lưu trữ nước và carbon dioxide để lưu trữ năng lượng hóa học. Trong quá trình này, oxy thường được giải phóng.
Lục lạp là bào quan tế bào chứa các protein chuyên biệt được gọi là trung tâm phản ứng. Các trung tâm phản ứng lần lượt chứa các sắc tố diệp lục. Ở thực vật, hầu hết lục lạp được chứa trong tế bào lá, trong khi ở vi khuẩn, chúng nằm trong màng sinh chất. Các hợp chất bổ sung được tạo ra bởi quá trình quang hợp, bao gồm nicotinamide adenine dinucleotide phosphate và adenosine triphosphate. Các hợp chất này tham gia vào quá trình truyền năng lượng. Tảo cũng sử dụng chất diệp lục, nhưng nhiều loài phụ thuộc vào các sắc tố khác, khiến tảo có màu sắc khác với màu xanh lục.
Người ta tin rằng một số dạng sống sớm nhất trên Trái đất là quang hợp. Các sinh vật quang hợp sớm nhất có thể đã sử dụng hydro hoặc hydro sunfua thay vì nước để cung cấp điện tử cần thiết cho quá trình quang hợp. Vi khuẩn lam được giả thuyết là đã đóng góp phần lớn oxy trong lịch sử sơ khai, giúp cho sự sống phức tạp có thể tiến hóa. Các sinh vật quang hợp tạo ra năng lượng nhiều hơn xấp xỉ sáu lần so với tất cả nền văn minh nhân loại hàng năm. Khoảng 100 đến 115 triệu tấn carbon cũng được chuyển hóa thành sinh khối mỗi năm bởi những sinh vật này.
