Fotosyntéza (fotos-svetlo; syntéza-viazanie, zlučovanie) je jedinečný dej na Zemi, ktorého výsledkom je produkcia organických látok a kyslíka procesom viazania slnečnej energie a jej premeny na energiu chemických väzieb. Fotosyntéza je prvý a najdôležitejší proces premeny energie slnečného žiarenia na chemickú energiu. Vďaka fotosyntéze sa zároveň udržiava relatívne stály pomer kyslíka a oxidu uhličitého v atmosfére (O2: 21 %; CO2 : 0,03%). Z fyzikálneho hľadiska je teda fotosyntéza premenou energie svetelnej na chemickú. Z chemického hľadiska ide o prevedenie uhlíku z najviac oxidovanej formy s nízkou energiou (CO2) na redukovanú formu s vysokou energiou (sacharidy). Dá sa zapísať rovnicou:

E
12H2O + 6CO2 -------> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
chlorofyl

Evolúcia a fotosyntéza:
Fotosyntéza sa stala základným predpokladom biologickej existencie života na báze uhlíka. Prvotnou výživou najpôvodnejších organizmov boli pravdepodobne organické látky abiogénneho pôvodu. Prvé organizmy vôbec vznikali na dne oceánov, pretože voda pôsobila ako ochrana pred vysokou priepustnosťou UV žiarenia v redukčnej atmosfére. Proces autotrofie sa v evolúcii presadil v štádiu vzniku pigmentov, ktoré umožnili priebeh fotosyntézy. Prvými organizmami schopnými fotosyntézy boli pravdepodobne sinice, ktorým sa vyvinul asimilačný pigment fykocyanín.

Podmienky a predpoklady fotosyntézy:
Hlavný orgán rastlín, v ktorom prebieha fotosyntéza, je list, pretože má najväčší povrch, a teda i najviac plastidov. Hlavným predpokladom fotosyntézy je prítomnosť fotosynteticky účinných farbív, oxidu uhličitého, vody a energie slnka. Podmienkou fotosyntézy sú:
1. systémy chloroplastov-chlorofyl v rozličných komplexoch s bielkovinami,
2. energia žiarenia vlnovej dĺžky v intervale 400-700 nm (zelené rastliny, sinice, riasy), 300-950 nm (baktérie),
3. enzýmy ako biokatalyzátory a prenášače vodíka v redoxných reakciách,
4. dostupnosť CO2, H2O, RuBP (ribulóza-1,5-bisfosfát).
Až splnením týchto predpokladov a podmienok nastane absorpcia energie reakčnou sústavou a iniciuje sa proces fotosyntézy. Štrukturálny základ fotosyntézy:
Schopnosť uskutočňovať fotosyntézu majú prokaryotické organizmy (sinice, zelené baktérie) a eukaryotické organizmy (rastliny). Štrukturálnou jednotkou fotosyntézy sú pri vyšších rastlinách chloroplasty a v prípade prokaryotických siníc ich membránové štruktúry tylakoidy.