Trong quá trình quang hợp oxy, vi khuẩn lam và lục lạp của thực vật và tảo biến carbon dioxide, nước và photon thành carbohydrate và oxy tự do. Chỉ một số oxy này được sinh vật sử dụng; phần còn lại được thả vào bầu khí quyển.
Theo quan điểm của lục lạp, oxy là chất thải. Carbon từ carbon dioxide và hydro từ nước được kết hợp điện hóa thành carbohydrate, và phần lớn oxy không còn được sử dụng cho sinh vật. Khi quá trình quang hợp oxy lần đầu tiên phát triển cách đây 2 tỷ năm, kết quả là một thảm họa toàn cầu, vì chất ô nhiễm mới, oxy diatomic, gây ra sự tuyệt chủng hàng loạt.
Là thành phần bán độc lập của tế bào, lục lạp rất giống nhau về cả hình thức và chức năng. Điều này đã dẫn đến một giả thuyết được ủng hộ rộng rãi rằng chúng xuất phát từ một tổ tiên chung tự kết hợp vào tế bào của thực vật và tảo trong một mối quan hệ cộng sinh, tương tự như ti thể ở người. Tế bào cung cấp nước và bảo vệ cho lục lạp, đồng thời lục lạp giải phóng các phân tử chứa năng lượng của nó vào trong tế bào.
Trong khi sắc tố diệp lục, mang lại màu sắc cho thực vật và tảo lục, có liên quan chặt chẽ đến quá trình quang hợp oxy, thì nó không cần thiết. Các sắc tố khác, chẳng hạn như carotenes và xanthophylls, phổ biến trong thực vật như lúa mì. Tảo nâu và tảo đỏ có sắc tố riêng.
