Fotosentez, canlıların enerji ve karbon iskeletleri için gerekli olan organik bileşikleri ototrof veya heterotrof beslenme tarzıyla karşılayabileceği iki yöntemden biridir. Ototrof beslenme, canlının inorganik maddeleri kullanarak ihtiyaç duyduğu organik besini sentezleyebilmesi anlamına gelir. Bu, canlının açık sistemler olarak tanımlanması ilkesine aykırı görünebilir, ancak ototrof canlılar da besin sentezlemek için ihtiyaç duydukları inorganik bileşenleri çevrelerinden hazır olarak alırlar. Ototrof canlılar da diğer canlılar gibi çevreleriyle sürekli madde ve enerji alışverişi içindedirler.
Organik madde sentezi için ışık enerjisi kullanan ototrof canlılara fotosentetik ototrof veya fotoototrof denir. Fotosentez, canlılar dünyasının neredeyse tümünü doğrudan veya dolaylı olarak besleyen tek biyolojik olaydır. Günümüzde kullanılan fosil yakıtların kaynağı da çok eski dönemlerde yaşamış olan fotosentetik organizmalardır.
Fotosentez, bitkilerin yapraklarında gerçekleştirilir. Bir milimetrekarelik bir yaprak yüzeyinde yaklaşık 1 milyon adet kloroplast bulunmaktadır. Kloroplastlar, başlıca yaprağın iç kısmında bulunan mezofil dokusundaki hücrelerde bulunur. Fotosentez için ihtiyaç duyulan su ve mineraller bitkinin kökleri vasıtasıyla alınıp iletim demetleri ile yapraklara gönderilirken, yine fotosentezin gerekli öğelerinden CO2, bitkiye yapraklardaki stoma denen açıklıklardan giriş yapar.
Yine su buharı ve fotosentez sonucu oluşan O2 de stomalar vasıtasıyla atmosfere verilir. Kloroplastlar, stroma ve tilakoid zarlarından oluşur. Tilakoid zarlarının bazı bölümleri, grana olarak adlandırılan üst üste dizilmiş bozuk para yığınları gibi görünen yapılar oluşturur. Klorofil molekülleri, tilakoid zarları üzerine yerleşir.
Fotosentez, canlıların besin ihtiyacını karşılamasının yanında hayatımızı pek çok yönden etkileyen birçok ürünün de üretilmesini sağlamaktadır. Örneğin, pamuk ve keten gibi birçok tekstil hammaddesi bitki liflerinden elde edilmekte, odun ise mobilyacılıkta, inşaat sektöründe ve kağıt ürünlerinin üretiminde vazgeçilmez rol oynamaktadır.