Во время световой фазы квант света, который падает на лист, поглощается молекулой хлорофилла. В результате этого молекула на короткий промежуток времени переходит в возбужденное состояние. Один из электронов хлорофилла получает избыток энергии и перемещается по цепи сложных органических соединений, при этом теряя энергию, которая расходуется на синтез АТФ из АДФ и фосфата. Потеряв излишек энергии, электрон возвращается к молекуле хлорофилла, готовящейся захватить новый квант света. Во время данной фазы образуются богатые энергией молекулы и ионы водорода, которые необходимы для темновой фазы фотосинтеза.
Темновая фаза тоже происходит в пластидах и выражается в захвате специальным веществом молекул углекислого газа из внешней среды. При помощи целого ряда последовательных биохимических превращений из водорода и углекислого газа образуется шестиуглеродный сахар или глюкоза и воспроизводится вещество, которое способно снова захватывать молекулы углекислого газа. В процессе данной фазы происходит поглощение углекислого газа и синтез глюкозы, а все ее реакции обеспечиваются энергией, которая запасена во время световой фазы.