Η σημασία της χλωροφύλλης για τη φωτοσύνθεση είναι ότι συλλαμβάνει ενέργεια από τον ήλιο για να παράγει γλυκόζη μέσω χημικής αντίδρασης. Η χλωροφύλλη απορροφά συγκεκριμένα το φως από τα κόκκινα και μπλε μέρη του φάσματος φωτός και αντανακλά το πράσινο φως. Αυτός είναι ο λόγος που τα φυτά μας φαίνονται πράσινα. Οι χλωροπλάστες μέσα στο φυτό αποθηκεύουν τη χλωροφύλλη και αυτές βρίσκονται στο στρώμα μεσοφύλλης του φύλλου. Η χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα περιλαμβάνει έξι μόρια διοξειδίου του άνθρακα και έξι νερό, για την παραγωγή γλυκόζης και έξι μορίων αερίου οξυγόνου.
Η κύρια χρήση της χλωροφύλλης για τη φωτοσύνθεση είναι η δέσμευση της ηλεκτρομαγνητικής φωτεινής ενέργειας από τον ήλιο. Το φως του ήλιου διασπάται σε ένα φάσμα χρωμάτων, το ορατό τμήμα του οποίου οι άνθρωποι βλέπουν στα ουράνια τόξα και στο φως λάμπει μέσα από τα πρίσματα. Η χλωροφύλλη χρησιμοποιεί τα κόκκινα και μπλε μέρη του φωτός για να δημιουργήσει την ενέργεια που απαιτείται για τη φωτοσύνθεση. Διαφορετικές μορφές χλωροφύλλης απορροφούν ελαφρώς διαφορετικά χρώματα φωτός. Κανένας τύπος δεν απορροφά το πράσινο φως, οπότε όλο το πράσινο φως από τον ήλιο αντανακλάται από το φυτό, γεγονός που κάνει τους ανθρώπους να τα βλέπουν ως πράσινα χρώματα.
Οι χλωροπλάστες του φυτού αποθηκεύουν τη χλωροφύλλη που χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση. Αυτοί οι χλωροπλάστες βρίσκονται στο μεσαίο στρώμα των φύλλων των φυτών, γνωστό ως στρώμα μεσοφύλλης. Περιέχουν θυλακοειδή, τις μεμβράνες που συγκρατούν τη χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη αποτελείται από άνθρακα, άζωτο και ένα κεντρικό ιόν μαγνησίου.
Η φωτοσύνθεση είναι ο μετασχηματισμός του διοξειδίου του άνθρακα και του νερού σε γλυκόζη και οξυγόνο. Έξι μόρια διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και έξι μόρια νερού (H2O) αντιδρούν για να παράγουν ένα μόριο γλυκόζης (C6H12O6) και έξι μόρια αερίου οξυγόνου (O2). Τίποτα δεν χάνεται σε αυτήν την αντίδραση, όπως συμβαίνει με όλες τις χημικές αντιδράσεις. είναι ισορροπημένο και από τις δύο πλευρές. Η χλωροφύλλη για φωτοσύνθεση χρησιμοποιείται για την παροχή της ενέργειας που απαιτείται για την πραγματοποίηση της αντίδρασης. Το ηλιακό φως που απορροφάται από τη χλωροφύλλη χρησιμεύει ως καταλύτης.
Η χρήση χλωροφύλλης για φωτοσύνθεση συμβαίνει στο ελαφρύ τμήμα της αντίδρασης. Η φωτοσύνθεση έχει ένα μέρος που συμβαίνει κατά τη διάρκεια της ημέρας και ένα άλλο που συμβαίνει τη νύχτα. Η χλωροφύλλη μετατρέπει την ενέργεια του φωτός σε χημική ενέργεια σχηματίζοντας τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP), η οποία είναι παρόμοια με τη δομή του DNA. Το ATP χρησιμοποιείται ως μέρος της αντίδρασης που συμβαίνει στο σκοτάδι ως πηγή ενέργειας. Η φωτοσύνθεση μπορεί να θεωρηθεί ότι περιέχει φάση «φόρτισης» και φάση «απελευθέρωσης».