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A fotossíntese é o processo de conversão da energia eletromagnética em energia química. Como ilustrado a seguir, esse processo envolve a conversão do dióxido de carbono e água em carboidrato e oxigênio na presença de energia luminosa:
CO2 + H2O
(CH2O) + O2
Para que as plantas cresçam e se desenvolvam, a taxa de assimilação de carbono pela produção de carboidratos deve ser maior que a taxa de respiração, ou seja, que o consumo de carboidratos. Nesse caso o crescimento refere-se ao tamanho, enquanto o desenvolvimento da planta envolve a diferenciação até fechar o ciclo reprodutivo. Sobre a relação da água com o metabolismo dos organismos vegetais, verifica-se que:
durante a fase clara da fotossíntese, a energia da luz absorvida é utilizada para doar elétrons para a água, gerar NADPH e transportar prótons na membrana.
a água necessária para o desenvolvimento das plantas é o somatório da transpiração e da evaporação, cuja medida é denominada evapotranspiração.
as plantas são parte do ciclo da água, pois a água do solo é transportada para a atmosfera no processo de crescimento e desenvolvimento vegetal.
a privação de água é um evento cessante da fotossíntese e, por isso, capaz de extinguir outras formas superiores de vida em favor dos mamíferos.
nos organismos autotróficos, a água e o dióxido de carbono são convertidos em carboidratos (CH2O), principalmente sacarose, glicogênio e amido.