葉綠體中的光合作用是一個複雜但至關重要的生物過程，它涉及兩個主要階段：
光依賴反應或光反應。這一階段主要在葉綠體中的類囊體上進行，依賴於光能。當陽光照射到葉綠體時，葉綠素激發電子流動，導致水分子的分解，釋放出氧氣。在這個過程中，還會產生ATP（三磷酸腺苷）和NADPH（還原型輔酶II），這兩個高能分子將在接下來的階段中使用。
暗反應或碳反應。這一階段發生在葉綠體的基質中，不需要光照。在這個階段，利用光反應產生的ATP和NADPH，將二氧化碳轉化為葡萄糖，這一系列反應包括卡爾文循環，最終產生有機物。
光合作用對於地球上的生命至關重要，因為它不僅釋放氧氣供動物呼吸，還為植物和其他光合作用生物提供能量豐富的食物。