Fotosinteza este o tehnică de transformare a luminii solare în energie care a fost utilizată de anumite organisme de aproximativ 3.4 miliarde de ani. Formula de bază implică o conversie a dioxidului de carbon și a apei în glucoză și oxigen, ajutată de reacții dependente de lumină. Fotosinteza a apărut rapid după apariția vieții însăși, despre care se crede că a avut loc acum 3.5 miliarde de ani, după ce scoarța terestră s-a răcit. Primele organisme fotosintetice au fost strămoșii cianobacteriilor moderne.
Fotosinteza are loc în interiorul cloroplastelor, organite speciale situate în celulele plantelor și ale altor organisme fotosintetizatoare. Choloroplastele sunt verzi, deoarece folosesc pigmentul clorofilă. Organele primare de absorbție a soarelui ale plantelor sunt frunzele. Deși cloroplastele sunt localizate în celulele unei plante, densitatea cloroplastelor este de departe cea mai mare pe frunze, unde se găsesc între 450,000 și 800,000 de cloroplaste în fiecare milimetru pătrat.
Se crede că cloroplastele derivă din bacterii fotosintetice, cu care au multe în comun. Asemenea centralelor electrice ale celulelor eucariote (complexe), mitocondriile, cloroplastele se crede că derivă din relații simbiotice extrem de strânse între microbii timpurii, atât de strânși încât au devenit parte a aceleiași entități inseparabile.
Unul dintre produsele secundare ale fotosintezei este oxigenul, molecula de care avem nevoie, oamenii și alte animale, pentru a trăi. Deși astăzi oxigenul aduce viață, în timpul unui eveniment cataclismic în urmă cu două miliarde de ani, acesta a adus moartea. La acel moment, atmosfera Pământului conținea puțin oxigen, iar roci mari de fier puteau fi expuse la suprafață fără a rugini. Apoi, într-o perioadă bruscă din punct de vedere geologic, constând din câteva zeci de milioane de ani, cianobacteriile fotosintetice producătoare de oxigen au evoluat și au acoperit Pământul, producând cantități masive de oxigen și provocând o extincție în masă a liniilor evolutive neobișnuite cu concentrații atât de mari de oxigen atmosferic. Aceasta este cunoscută sub numele de catastrofa oxigenului.
Astăzi, atmosfera este de aproximativ 23% oxigen, iar restul de azot. Necesitatea oxigenului din plante este un alt motiv pentru care ar trebui să descurajăm distrugerea pădurilor tropicale din întreaga lume, în special în Amazon.
Organismele fotosintetice servesc ca fundație pentru fiecare ecosistem. În acest rol, ei sunt numiți producători. Organismele care le consumă sunt, în consecință, numite consumatori.