Ánh sáng mặt trời cần thiết cho quá trình quang hợp vì năng lượng mặt trời là năng lượng được chuyển hóa thành năng lượng hóa học bởi lục lạp của thực vật. Năng lượng này cần thiết để sản xuất glucose, cung cấp năng lượng có thể sử dụng cho cây trồng.
Lục lạp chứa chất diệp lục có sắc tố xanh lục, có tác dụng hấp thụ ánh sáng mặt trời. Hai thành phần cần thiết khác cho quá trình quang hợp là carbon dioxide và nước. Sự kết hợp của ba chất này thúc đẩy quá trình quang hợp, tạo ra glucose, oxy và nước. Quá trình quang hợp xảy ra chủ yếu ở lá cây, nơi chứa hàm lượng lục lạp cao nhất. Các lỗ nhỏ hay còn gọi là khí khổng cũng nằm trên lá cây và hấp thụ khí cacbonic từ không khí xung quanh.
Sinh vật nguyên sinh, vi khuẩn và tảo xanh lam là những sinh vật khác có thể quang hợp để nuôi dưỡng. Ngoài ra, nhiều sinh vật hình thành liên kết cộng sinh với các sinh vật quang hợp, phổ biến nhất là san hô, hải quỳ và bọt biển. Một số loài động vật thân mềm thậm chí còn lưu trữ lục lạp trong cơ thể để chúng có thể tồn tại một mình dưới ánh sáng mặt trời trong vài tháng. Năm 2010, ong bắp cày phương Đông là loài động vật đầu tiên được phát hiện sử dụng khả năng quang hợp. Ong bắp cày chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Hiệu suất của quá trình chuyển đổi từ ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học là khoảng 3 đến 6 phần trăm, với năng lượng không chuyển đổi được giải phóng dưới dạng nhiệt. Trên toàn cầu, người ta ước tính rằng quá trình quang hợp thu được khoảng 130 terawatt năng lượng mỗi năm, lớn hơn sáu lần so với mức tiêu thụ năng lượng của con người.
