Photosynthese ist eine Technik zur Umwandlung von Sonnenlicht in Energie, die von bestimmten Organismen seit rund 3.4 Milliarden Jahren genutzt wird. Die Grundformel beinhaltet eine Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser in Glukose und Sauerstoff, unterstützt durch lichtabhängige Reaktionen. Die Photosynthese entstand schnell nach der Entstehung des Lebens selbst, von dem angenommen wird, dass es vor 3.5 Milliarden Jahren stattfand, nachdem die Erdkruste abgekühlt war. Die ersten photosynthetischen Organismen waren die Vorfahren der heutigen Cyanobakterien.
Die Photosynthese findet in Chloroplasten statt, speziellen Organellen, die sich in den Zellen von Pflanzen und anderen photosynthetischen Organismen befinden. Chloroplasten sind grün, weil sie das Pigment Chlorophyll verwenden. Die primären sonnenabsorbierenden Organe der Pflanzen sind die Blätter. Obwohl sich Chloroplasten in den Zellen einer Pflanze befinden, ist die Chloroplastendichte auf den Blättern mit Abstand am höchsten, wo zwischen 450,000 und 800,000 Chloroplasten auf jedem Quadratmillimeter zu finden sind.
Chloroplasten stammen vermutlich von photosynthetischen Bakterien ab, mit denen sie viel gemeinsam haben. Wie die Kraftwerke eukaryotischer (komplexer) Zellen, Mitochondrien, wird angenommen, dass Chloroplasten aus extrem engen symbiotischen Beziehungen zwischen frühen Mikroben stammen, so eng, dass sie Teil derselben untrennbaren Einheit wurden.
Ein Nebenprodukt der Photosynthese ist Sauerstoff, das Molekül, das wir Menschen und andere Tiere zum Leben benötigen. Obwohl Sauerstoff heute Leben bringt, brachte er während eines katastrophalen Ereignisses vor zwei Milliarden Jahren den Tod. Damals enthielt die Erdatmosphäre wenig Sauerstoff, und große Eisengesteine konnten an der Oberfläche freigelegt werden, ohne zu rosten. Dann, während einer geologisch plötzlichen Periode von einigen zehn Millionen Jahren, entwickelten sich sauerstoffproduzierende photosynthetische Cyanobakterien und bedeckten die Erde, wobei sie riesige Mengen an Sauerstoff produzierten und ein Massenaussterben evolutionärer Abstammungslinien verursachten, die an so hohe atmosphärische Sauerstoffkonzentrationen ungewohnt waren. Dies wird als Sauerstoffkatastrophe bezeichnet.
Heute besteht die Atmosphäre zu etwa 23% aus Sauerstoff und der Rest aus Stickstoff. Die Notwendigkeit von Sauerstoff aus Pflanzen ist ein weiterer Grund, die Zerstörung von Regenwäldern weltweit, insbesondere im Amazonas, zu verhindern.
Photosynthetische Organismen dienen als Grundlage jedes Ökosystems. In dieser Funktion werden sie als Produzenten bezeichnet. Organismen, die sie konsumieren, werden dementsprechend Konsumenten genannt.