Fotosentez, ya da diğer adıyla ışılbileşim, klorofil taşıyan organizmalarda ışık enerjisi sayesinde organik bileşiklerin üretilmesi sürecidir. Bu sayede besin üreten canlılara fotosentetik organizmalar denir. Bu organizmaların büyük bir kısmını bitkiler ve planktonlar oluşturur. Fotosentetik organizmalar, ışık enerjisi yardımıyla enerji depolar ve organik bileşikler üretebilirler. Bitkiler de diğer canlılar gibi yaşamsal faaliyetleri için ihtiyaç duydukları enerjiyi organik maddelerdeki kimyasal enerjiden sağlarlar. Bunu yapabilmek için güneş ışığını kullanarak havadaki karbondioksiti azaltır ve organik besinlerini sentezlerler. Bu işlem, karbondioksidin güneş enerjisi yardımıyla indirgenmesi sonucu gerçekleştiğinden fotosentez olarak adlandırılır. Bu süreçte güneşin ışık enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür ve organik madde sentezi yapılmış olur.

Yeryüzünde bulunan bütün canlılar, metabolizma faaliyetleri için ihtiyaç duydukları enerjiyi genel olarak üç farklı yoldan sağlayabilirler. Fotosentez, bir özümleme olayıdır ve bu sebeple asimilasyon ya da özümleme gibi genel sıfatlarla da anılır. Yapraklar, bitkilerin besin üretebilmesi için merkez konumundadır. Bitki yapraklarını meydana getiren hücrelerin içinde kloroplast adı verilen çok küçük yapılar mevcuttur. Bu yapıların içinde yer alan yeşil renge sahip pigment olan klorofil maddesi, ışık yakalamakla görevlidir. Kloroplastlar, güneşten yayılan ışınları bir panel gibi bir araya getirerek enerjiye dönüştürür ve besin üretimini sağlarlar. Üretilen besin yapraklar yoluyla bitkinin beslenmeye ihtiyaç duyduğu diğer bölümlerine aktarılır.

Havadaki karbondioksit, güneş enerjisi yardımıyla nişasta gibi enerjili karbonhidratlara dönüştürülür. Karbon kullanıldıktan sonra meydana gelen oksijen ise atmosfere salınır. Bitki, bu süreçten sonra besine ihtiyaç duyduğunda karbonhidratlarda depoladığı enerjiyi kullanmaya başlar. Bu bitkilerle beslenen canlı organizmalar da bitkide yer alan karbonhidratlardan enerji ihtiyaçlarını karşılarlar.

Fotosentez olayıyla her yıl tahmini olarak 200-500 milyar ton civarında karbondioksit dönüşüme uğratılmaktadır. Bu sebepten dolayı fotosentezin önemi yalnızca kalitatif değil, aynı zamanda kantitatiftir. Fotosentez yardımıyla havadaki karbondioksit ve su karbonhidratlara dönüştürülmeye çalışılır. Karbonhidratlar, karbon (C) elementinin yanı sıra oksijen (O) ve hidrojen (H) elementlerini de içeren organik besin taşlarıdır. Fotosentezin gerçekleşebilmesi için gerekli olan maddeler karbondioksit, klorofil ve ışık gibi unsurlardır. Fotosentez, doğada doğal halde bulunan ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülerek organik madde üretimini sağlayan başlıca bir mekanizmadır. Bitkiler besin zincirinin en alt tabakasını oluşturduğundan, geri kalan tüm canlıların var olabilmesi ve hayat faaliyetlerini sürdürebilmeleri için ihtiyaç duyulan enerji fotosentez olayı esnasında elde edilir. Fotosentez yoluyla havadaki karbondioksit ve oksijen dengesi korunmaktadır.

Fotosentez olayına ilişkin bulgular, bütün yeşil bitkilerin organik madde üretmeyi sağlayan birer fabrika olduğu ve bu süreç esnasında güneş enerjisini kendi ihtiyaçları doğrultusunda kullanan aygıtların kloroplastlar olduğunu göstermiştir. Dünya üzerinde oluşan güneş ışınlarının yaklaşık olarak yarısı fotosentez olayında kullanılmaktadır. Bu konu üzerinde yapılmış olan araştırmalar, dünya nüfusunun gıda ihtiyaçlarını gidermesi yönünden önemli olduğu bilinmektedir. Fotosentez olayında bakılması gereken en önemli olgu, güneş enerjisini tutup bu enerjiyi kimyasal bağ enerjisine dönüştürebilme yeteneğidir. Bu işlev, bitkilerin kloroplastlarında yer alan pigmentler yardımıyla gerçekleşmektedir.