两个阶段：
光反应阶段:光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光能才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。
在光反应阶段中，叶绿体中的色素吸收光能，这些光能有两方面的用途：一方面是将水分子分解成氧和氢〔H〕，氧直接以分子的形式释放出去，而氢则被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂，参与到第二个阶段中的化学反应中去；另一方面是在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。这里，光能转变为化学能并且储存在ATP中。这些ATP也参与到第二个阶段中的化学反应中去(如图)。
暗反应阶段:光合作用第二个阶段中的化学反应，没有光能也可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应阶段中的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。在暗反应阶段中，绿叶从外界吸收来的二氧化碳，化学性质不活泼，不能直接被氢还原。在暗反应阶段中，它必须首先与植物体内的一种含有五个碳原子的化合物(简称五碳化合物，用C5表示)结合，这个过程叫做二氧化碳的固定。一个二氧化碳分子被一个五碳化合物分子固定以后，很快形成两个含有三个碳原子的化合物(简称三碳化合物，用C3表示)。在有关酶的催化作用下，一些三碳化合物接受ATP释放出的能量并且被氢还原，然后经过一系列复杂的变化，形成糖类。另一些三碳化合物则经过复杂的变化，又形成五碳化合物，从而使暗反应阶段的化学反应不断地进行下去。长期以来，人们以为光合作用的产物只是糖类和氧，而蛋白质和脂肪等有机物都是植物体利用糖类再度合成的。事实上，一部分蛋白质和脂肪也是光合作用的直接产物(合成蛋白质时，还需要含氮的化合物)。所以，确切地说，光合作用的产物是有机物和氧。由此可见，光反应阶段和暗反应阶段是一个整体，在光合作用的过程中，二者是紧密联系、缺一不可的。