Muitas plantas, protistas, bactérias e cianobactérias podem realizar a fotossíntese. Esses organismos produzem açúcar, lipídios e proteínas colhendo energia da luz solar. Os organismos fotossintéticos são produtores porque produzem seus próprios alimentos.
Nas plantas, a maior parte da fotossíntese ocorre nas folhas e, especificamente, nos cloroplastos, onde o estroma e as membranas tilacóides são os locais de maior atividade. O estroma é uma camada fluida onde o dióxido de carbono do ar se transforma em açúcar. As membranas tilacóides convertem a energia da luz em energia química. Um pigmento verde, a clorofila, absorve a energia da luz do sol. No final, as plantas produzem oxigênio como um subproduto fotossintético.
Algumas plantas, como o fantasmagórico cachimbo indiano branco, não requerem fotossíntese. O cachimbo indiano obtém nutrientes parasitando fungos. As cianobactérias, ou algas verde-azuladas, recebem seu nome de ficocianina. A ficocianina substitui a clorofila nesses organismos, e a fotossíntese ocorre nas dobras das membranas externas das células, e não nos cloroplastos. Alguns protistas fotossintéticos, como a euglena, contêm cloroplastos, assim como as plantas. Outros, como os dinoflagelados, hospedam organismos endossimbióticos ou obtêm cloroplastos das presas que consomem. As bactérias geralmente contêm bacterioclorofila. Este composto se assemelha à clorofila, mas absorve luz de comprimentos de onda ligeiramente mais longos. Ao contrário das plantas, muitas bactérias não precisam de água para que a fotossíntese ocorra. Por causa disso, eles não produzem oxigênio.
