植物具有光合作用的能力——就是說它可以藉助光能及動物體內所不具備的葉綠素，利用水、無機鹽和二氧化碳進行光合作用，釋放氧氣，產生葡萄糖——含有豐富能量的物質，供植物體利用。
植物的葉綠素含有鎂。
植物細胞有明顯的細胞壁和細胞核，其細胞壁由葡萄糖聚合物——纖維素構成。
所有植物的祖先都是單細胞非光合生物，它們吞食了光合細菌，二者形成一種互利關係：光合細菌生存在植物細胞內（即所謂的內共生現象）。最後細菌蛻變成葉綠體，它是一種在所有植物體內都存在卻不能獨立生存的細胞器。大多數植物都屬於被子植物門，是有花植物，其中還包括多種樹木。植物呼吸作用主要在細胞的線粒體進行；光合作用在細胞的葉綠體進行。
綠色植物光合作用是地球上最爲普遍、規模最大的反應過程，在有機物合成、蓄積太陽能量和淨化空氣、保持大氣中氧氣含量和碳循環的穩定等方面起很大作用，是農業生產的基礎，在理論和實踐上都具有重大意義。據計算，整個世界的綠色植物每天可以產生約4億噸的蛋白質、碳水化合物和脂肪，與此同時，還能向空氣中釋放出近5億噸還多的氧，爲人和動物提供了充足的食物和氧氣。
葉片是進行光合作用的主要器官，葉綠體是光合作用的重要細胞器。高等植物的葉綠體色素包括葉綠素（a和b）和類胡蘿蔔素（胡蘿蔔素和葉黃素)，它們分佈在光合膜上。葉綠素的吸收光譜和熒光現象，說明它可吸收光能、被光激發。葉綠素的生物合成在光照條件下形成，既受遺傳性制約，又受到光照、溫度、礦質營養、水和氧氣等的影響。
光合作用包括光反應過程、光合碳同化二個相互聯繫的步驟，光反應過程包括原初反應和電子傳遞與光合磷酸化兩個階段，其中前者進行光能的吸收、傳遞和轉換，把光能轉換成電能，後者則將電能轉變爲ATP和NADPH2（合稱同化力）這兩種活躍的化學能。活躍的化學能轉變爲穩定化學能是通過碳同化過程完成的。碳同化有C3、C4和CAM三條途徑，根據碳同化途徑的不同，把植物分爲C3植物、C4植物和CAM植物。但C3途徑是所有的植物所共有的、碳同化的主要形式，其固定CO2的酶是RuBP羧化酶。C4途徑和CAM途徑都不過是CO2固定方式不同，最後都要在植物體內再次把CO2釋放出來，參與C3途徑合成澱粉等。C4途徑和CAM途徑固定CO2的酶都是PEP羧化酶，其對CO2的親和力大於RuBP羧化酶，C4途徑起着CO2泵的作用；CAM途徑的特點是夜間氣孔開放，吸收並固定CO2形成蘋果酸，晝間氣孔關閉，利用夜間形成的蘋果酸脫羧所釋放的CO2，通過C3途徑形成糖。這是在長期進化過程中形成的適應性。
光呼吸是綠色細胞吸收O2放出CO2的過程，其底物是C3途徑中間產物RuBP加氧形成的乙醇酸。整個乙醇酸途徑是依次在葉綠體、過氧化體和線粒體中進行的。C3植物有明顯的光呼吸，C4植物光呼吸不明顯。
植物光合速率因植物種類品種、生育期、光合產物積累等的不同而異，也受光照、CO2、溫度、水分、礦質元素、O2等環境條件的影響。這些環境因素對光合的影響不是孤立的，而是相互聯繫、共同作用的。在一定範圍內，各種條件越適宜，光合速率就越快。
植物光能利用率還很低。作物現有的產量與理論值相差甚遠，所以增產潛力很大。要提高光能利用率，就應減少漏光等造成的光能損失和提高光能轉化率，主要通過適當增加光合面積、延長光合時間、提高光合效率、提高經濟產量係數和減少光合產物消耗。改善光合性能是提高作物產量的根本途徑。
植物的光合作用是會產生氧氣，植物的生態價值，對碳原子只有暫時的固定作用……因爲所固定的這些碳原子最終都會被呼吸作用，微生物分解，或者被燃燒……
