O ciclo de fotossíntese de Calvin começa depois que a energia da luz é transformada em energia química pelas células das plantas. As moléculas de trifosfato de adenosina, ou ATP, criadas alimentam o ciclo de Calvin. O ciclo de Calvin usa a energia para criar carboidratos a partir da água e do dióxido de carbono.
O ciclo de Calvin é a principal forma de utilização da energia criada durante a fotossíntese. Os carboidratos que ele gera são as principais moléculas de armazenamento de energia e os principais componentes estruturais das plantas. O ciclo de Calvin só cria açúcares simples por si só, mas carboidratos mais complexos, como amidos e celulose, são construídos a partir desses açúcares simples em outros processos.
A fotossíntese ocorre nos cloroplastos, organelas especiais nas células vegetais e algas. Para usar a energia da luz do sol, os cloroplastos possuem moléculas conhecidas como clorofila. Essas moléculas são grandes estruturas de proteínas com um átomo de magnésio no meio. A energia da luz faz com que os átomos de magnésio liberem elétrons, que então alimentam a criação de ATP. Nem todas as reações são diretas. Outras moléculas como o beta-caroteno podem absorver a energia da luz e passar a energia para a molécula de clorofila. Essas outras moléculas absorvem cores de luz diferentes da clorofila, então ajudam as células vegetais a serem mais eficientes.