植物や藻類など光合成色素を持つ生物が行う、光エネルギーを化学エネルギーに変換する生化学反応。地球上では、太陽光エネルギーを用いて二酸化炭素中の炭素が固定・同化され、糖などの有機物が合成されている。二酸化炭素と水が消費され、酸素と有機物が生成する。

 太陽光エネルギーを人類が利用しやすいエネルギーに変換する方法としては、太陽の光エネルギーを吸収して直接電気に変えるエネルギー変換素子である太陽電池が広く実用化されている。太陽の光エネルギーをエネルギー密度が高い有機物に変換して燃料などとして利用する方法は、光合成で生産される植物や藻類であるバイオマスが利用されている。太陽光を活用して水と二酸化炭素から人工的に有機物・化学製品を生産する人工光合成は実用化が期待されている。植物の光合成反応の仕組みを参考にした方法や、無機触媒を用いる方法などの開発が進んでいる。