Molti microrganismi e tutte le piante sono autotrofi, sono cioè organismi che, letteralmente, “producono se stessi da soli”.
Gli organismi autotrofi utilizzano l’energia solare per trasformare l’acqua presente nel terreno e l’anidride carbonica dell’aria in zuccheri, che impiegano per fabbricare le proprie cellule e i propri tessuti, ad esempio le foglie e il fusto nel caso delle piante. Nel corso di questo processo, le piante assorbono sali minerali dal terreno e li incorporano nelle proprie cellule.

Chiamiamo fotosìntesi (dal greco “fós” luce) l'assorbimento dell'energia radiante emessa dal sole, che viene catturata dagli organismi autotrofi.
Con la fotosintesi l’energia solare viene trasferita nelle molecole organiche delle piante e dei microrganismi autotrofi, che se ne servono per crescere e per riprodursi.
Trasformata in energia chimica, l’energia del sole entra in circolazione nel mondo dei viventi.

La fotosintesi è una reazione chimica in cui l’anidride carbonica viene ridotta dall’acqua, con produzione di zuccheri e di ossigeno. Perché avvenga è necessaria la presenza di luce (per cui la reazione può avvenire solo di giorno, oppure a luce artificiale) e di clorofilla, che è presente nella cellula di ogni pianta.

Semplificando, la reazione si può scrivere in modo molto schematico:

In una forma più generale, la reazione coinvolge più molecole di anidride carbonica e di acqua e dà origine a zuccheri complessi, di solito ad amido. Nella forma più semplice dà origine a glucosio:

Quasi tutta l’energia utilizzata dagli organismi viene (o è venuta un tempo) dal Sole.
Anche i combustibili fossili, come il carbone e il petrolio, sono riserve di energia solare catturata da organismi vissuti milioni di anni fa. Vi sono anche batteri autotrofi che utilizzano sorgenti di energia di natura chimica, diversa da quella luminosa, presenti in sostanze inorganiche, ad esempio in composti di ferro o di zolfo.
Il processo fotosintetico ha luogo sulla terraferma come nell’acqua (laghi, fiumi,  mari,  oceani), dove la fotosintesi avviene fino a quasi 100 metri di profondità.

Solo un 5% dell’energia solare globale viene catturata dalla fotosintesi.
Il rimanente si riflette sulla superficie dell’acqua, o della roccia, o della terra e ritorna nell’atmosfera come calore.