光合作用可以分为两个阶段，即光反应阶段和暗反应阶段。实际上，光反应和暗反应不仅同时进行，而且耦合在一起，共同完成光合作用。
（光合作用--光反应)
(光合作用--暗反应)
光反应发生在叶绿体类囊体膜上，必须在有光的条件下才能进行。光合色素和与光反应有关的酶就分布在类囊体薄膜上。镶嵌在类囊体膜上的色素分子整齐的排列在一起，它们能够捕获光能，将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素分子被激发，释放出一个高能电子，使水分解成H⁺和O₂，O₂扩散进入大气。
色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质（光系统Ⅱ → 质体醌 → 细胞色素bf复合物 → 质体蓝素 → 光系统Ⅰ → 铁氧还蛋白 → NADP还原酶）俘获，这些蛋白质利用电子携带的能量将H⁺从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给NADP⁺（氧化型辅酶Ⅱ）,NADP⁺获得电子后与H⁺结合，生成NADPH（即还原型辅酶Ⅱ,，常表示为[H]）。类囊体膜上嵌有ATP合成酶，类囊体腔中的H⁺顺浓度梯度经ATP合成酶返回叶绿体基质，推动ATP的合成。
