光系统由多种色素组成，如叶绿素a(chlorophyll a)、叶绿素b(chlorophyll b)、类胡萝卜素(catotenoids)等组成。
既拓宽了光合作用的作用光谱，其他的色素也能吸收过度的强光而产生所谓的光保护作用(photoprotection)。在此系统里，当光子打到系统里的色素分子时，电子会在分子之间移转，直到反应中心为止。反应中心有两种，光系统一吸收光谱于700nm达到高峰，系统二则是680nm为高峰。反应中心是由叶绿素a及特定蛋白质所组成(这边的叶绿素a是因为位置而非结构特殊)，蛋白质的种类决定了反应中心吸收之波长。反应中心吸收了特定波长的光线后，叶绿素a激发出了一个电子，而旁边的酵素使水裂解成氢离子和氧原子，多余的电子去补叶绿素a分子上的缺。然后生产atp与nadph分子，过程称之为电子传递链(electron transport chain)。非循环电子传递链从光系统2出发，会裂解水，释出氧气，生产atp与nadph卡尔文循环卡尔文循环是光合作用里暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。循环可分为三个阶段：羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物，会将吸收到的一分子二氧化碳，通过一种叫“二磷酸核酮糖羧化酶”的作用，整合到一个五碳糖分子1；5-二磷酸核酮糖（rubp）的第二位碳原子上。此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是，把原本并不活泼的二氧化碳分子活化，使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定，会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的nadph+h还原，此过程需要消耗atp。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应，一个碳原子，将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化，最后在生成一个1；5-二磷酸核酮糖，循环重新开始。循环运行六次，生成一分子的葡萄糖。
