엽록소를 가진 식물이 빛에너지를 이용하여 이산화탄소와 물로부터 녹말이나 포도당을 만드는 작용. 탄소 동화 작용이라고도 한다. 이 작용은 식물 잎의 녹색 부분에 있는 엽록체에서 이루어진다.

광합성의 양은 외부 환경에 따라서 많은 영향을 받는다. 온도가 높을 때는 온도가 낮을 때보다, 이산화탄소가 많을 때는 이산화탄소 가 적을 때보다, 그리고 광선의 세기가 강할 때는 광선의 세기가 약할 때보다 훨씬 광합성의 양이 많아진다. 에너지면으로 생각하면, 광합성은 태양의 복사 에너지를 유기물인 화학 에너지로 바꾸어서 저장하는 현상이다.

식물 세포에서만 볼 수 있는 것으로 녹색을 띠고 있다. 마치 럭비공처럼 생겼으며, 옆으로 줄이 쳐져 있다. 엽록체 는 전체가 얇은 막에 싸여 있으며, 단백질과 지질로 되어 있다. 엽록체를 알코올에 녹이면 지질은 모두 분해되는데, 이 지질 속에는 작은 알갱이들이 많이 녹아 있다. 그 중 대표적인 것이 엽록소이다. 바로 엽록소라는 알갱이가 녹색을 띠는 원천으로서 광합성을 하는 데 가장 중요한 구실을 한다. 물은 H₂O로 표시한다. 곧 H(수소 원자) 2개와 O(산소 원자) 1개로 되어 있다. 이산화탄소는 CO₂로 표시한다. 곧 C(탄소 원자) 1개와 O 2개로 되어 있다. 그런데 이들로부터 만들어지는 녹말의 구성 성분 포도당 은 C"(6)H"(12)O"(6)으로 표시한다. 곧 C 6개와 H 12개, O 6개로 되어 있다. C"(6)H"(12)O"(6)이 CO₂로부터 만들어진다면 H가 부족하다. 바로 이 H를 공급하여 주는 원천이 H₂O이다. 따라서 엽록소에서 H₂O를 분해하여 H₂와 O로 나누어 그 중 H₂를 CO₂에 공급하여 C"(6)H"(12)O"(6)를 만든다. 이 때 남은 O는 광합성의 결과 부산물로서 대기 중에 산소 로 방출된다. 현재 대기 중에 함유된 산소도 녹색 식물 이 지구상에 나타난 후에 생긴 것이다. 따라서 식물이 우리 인간 생활에 얼마나 중요한지 알 수 있다. 엽록소는 여러 가지 색깔 중에서 자기 색깔의 보색을 가장 잘 흡수한다. 따라서 빨강을 가장 많이 흡수하고, 녹색은 거의 모두 반사하므로 잎이 녹색으로 보인다.

빛은 에너지 공급에 반드시 필요한 것으로, 빛이 강하면 광합성의 양도 많아진다. 이것은 하루 중 아침보다는 햇빛이 강한 낮에 광합성이 많은 것으로도 쉽게 알 수 있다. 빛이 세게 비치면 온도가 높아지므로, 광합성의 양이 증가한다.

온도는 광합성량을 증가시키는 데 매우 중요한 환경 요인 으로, 빛이 있건 없건 온도는 광합성의 한 과정을 촉진시키는 데 필요하다. 곧 단백질로 구성된 효소라는 물질이 있어서 광합성의 반응을 원활히 하는 데 중요한 구실을 한다. 이 효소는 온도가 알맞아야 하는데, 일반적으로 40℃ 전후가 가장 작용이 왕성하여 광합성량이 최고도에 달한다. 일반적으로 광합성량은 온도가 10℃ 증가할 때마다 2배씩 증가한다. 곧, 10℃일 때 단위 면적에서 100g의 포도당을 만들었다면 20℃일 때는 200g, 30℃일 때는 400g이며, 40℃일 때는 800g을 만든다. 이러한 점으로 미루어 보아도 식물이 더운 여름철에 무럭무럭 자라는 이유를 이해할 수 있다.

이산화탄소는 광합성의 중요한 원료로 반드시 있어야 하며, 또 이산화탄소의 양이 많을수록 광합성량이 증가한다. 그러나 어느 정도가 되면 더 이상 광합성량이 증가하지 않는다. 곧, 대기 중의 이산화탄소의 양은 0.03%인데, 이것이 증가할수록 광합성량이 증가하다가 0.1% 정도, 곧 대기 중의 이산화탄소 의 농도의 3배 정도까지는 계속 증가하다가 그 때부터는 더 증가하지 않는다. 이산화탄소는 호흡의 결과 생기는 물질이다. 따라서 식물은 밤낮으로 호흡을 하므로 이산화탄소 는 계속 생긴다. 그러나 광합성은 햇빛이 있는 낮 동안에만 일어나므로 낮에는 광합성과 호흡이 동시에 일어나게 된다. 호흡의 결과 생긴 이산화탄소는 기공을 통하여 밖으로 나가지 않고, 그 자리에서 광합성에 이용되므로 유효 적절하게 쓰인다. 다만 호흡에서 나오는 것보다 많이 필요로 할 때는 외부에서 흡수한다.