Molte piante, protisti, batteri e cianobatteri possono svolgere la fotosintesi. Questi organismi producono zuccheri, lipidi e proteine raccogliendo energia dalla luce solare. Gli organismi fotosintetici sono produttori perché producono il loro stesso cibo.
Nelle piante, la maggior parte della fotosintesi si verifica nelle foglie e, in particolare, nei cloroplasti in cui lo stroma e le membrane tilacoide sono i siti della maggior parte delle attività. Lo stroma è uno strato fluido in cui l'anidride carbonica dall'aria diventa zucchero. Le membrane thylakoid convertono l'energia luminosa in energia chimica. Un pigmento verde, la clorofilla, assorbe l'energia della luce dal sole. Alla fine, le piante producono ossigeno come sottoprodotto fotosintetico.
Alcune piante, come la pipa fantasma bianca indiana, non richiedono la fotosintesi. Il tubo indiano ottiene sostanze nutritive parassitando i funghi. I cianobatteri, o alghe blu-verdi, prendono il nome dalla ficocianina. La ficocianina sostituisce la clorofilla in questi organismi e la fotosintesi avviene nelle pieghe delle membrane esterne delle cellule piuttosto che nei cloroplasti. Alcuni protisti fotosintetici, come euglena, contengono cloroplasti come le piante. Altri, come i dinoflagellati, ospitano organismi endosimbiotici o ottengono cloroplasti dalla preda che consumano. I batteri contengono spesso batterioclorofilla. Questo composto assomiglia alla clorofilla ma assorbe la luce di lunghezze d'onda leggermente più lunghe. A differenza delle piante, molti batteri non richiedono acqua per la fotosintesi. Per questo motivo, non producono ossigeno.
