光合作用是
叶绿体
内进行的一个复杂的
能量转换
和物质变化过程。从能量方面看，光合作用将光能最终转换成稳定的
化学能
。从物质方面看，光合作用包括水在光下分解并释放出氧气，
二氧化碳的固定和还原，以及糖类等有机物的形成。
光能在叶绿体中的转换，包括以下三个步骤：光能转换成电能；电能转换成活跃的化学能；活跃的化学能转换成稳定的化学能。其中，第一步和第二步属于光反应阶段，第三步属于
暗反应阶段。在上述过程中，二氧化碳和水最终转化成糖类等有机物并且释放出氧，稳定的化学能就储存在糖类等有机物中。
在光的照射下，色素将吸收的光能传递给少数处于特殊状态的
叶绿素a
，使这些叶绿素a被激发而失去电子(e)。脱离叶绿素a的电子，经过一系列的传递，最后传递给一种带
正电荷
的有机物——NADP+(辅酶Ⅱ)。失去电子的叶绿素a变成一种
强氧化剂
，能够从
水分子中夺取电子，使水分子氧化生成
氧分子
和
氢离子
(H+)，叶绿素a由于获得电子而恢复稳态。这样，在光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素a，连续不断地丢失电子和获得电子，从而形成
电子流
，使光能转换成电能。随着光能转换成电能，NADP+得到两个电子和一个质子，就形成了NADPH(
还原型辅酶Ⅱ
)。这样，一部分电能就转化成活跃的化学能储存在NADPH中。与此同时，叶绿体利用光能转换成的另一部分电能，将ADP和Pi转化成ATP(如图)，这一部分电能则转换成活跃的化学能储存在ATP中。
在暗反应阶段中，二氧化碳被固定后形成的一些三碳化合物(C3)，在有关酶的
催化作用
下，接受ATP和NADPH释放出的能量并且被NADPH还原，再经过一系列复杂的变化，最终形成糖类等富含稳定化学能的有机物。这样，活跃的化学能就转换成稳定的化学能，储存在糖类等有机物中。