植物利用光能将二氧化碳和水等无机物合成有机物并放出氧气的过程。
光合作用中合成的有机物是植物赖以生长的主要物质来源和全部能量来源，也是其他直接或间接依靠植物生活的生物的有机物和能量来源。光能及化能自养细菌可行光合作用的部分过程，也能合成有机物，但总量极微。地球上的植物每年通过光合作用合成近2000亿吨有机物，同时固定了3X1021焦耳的太阳能，相当于人类全部能耗的10倍。地层中埋藏的煤炭、石油和天然气是古代植物光合作用形成的有机物演变而成的。光合作用释放O 2 和固定CO 2，使大气中的O 2积累，CO 2含量降低。
光合作用对地球演化、生物进化、现有大气环境的维持及人类的生活和生产都有非常重大的意义。人们除从各方面探讨和利用光合作用外，还模拟它的部分过程，借以研究光合作用的机理和对其的仿生应用。