光合作用的實質上是綠色植物通過葉綠體利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存着能量的有機物（如澱粉），並且釋放出氧氣的過程。可以概括出兩個方面：一方面把簡單的無機物轉化成複雜的有機物，並且釋放出氧氣，這是物質的轉化過程；另一方面是在把無機物轉化成有機物的同時，把光能轉變成爲儲存在有機物中的化學能，這是能量的轉化過程。
