Les réactions lumineuses, comme l'indique leur nom, mobilisent l'énergie lumineuse. Elles aboutissent à la même finalité que les mitochondries des cellules animales ou végétales: la production de molècules riches en énergie chimique. La grande particularité de ces réactions lumineuses, c'est qu'elles parviennent à mobiliser l'énergie des grains d'énergie lumineuse: les photons.

La rencontre initiale d'un photon et de la molècule de chlorophylle fait qu'un de ses électrons atteint un haut niveau d'énergie. Il devient mobilisable tandis que la chlorophylle prend un nouvel électron dans l'eau environnante. L'eau se dissocie, l'oxygène (qui est un déchet de ces réactions) est libéré en même temps que des ions H+ et l'électron qui circule, plein d'énergie, va pouvoir aller à la rencontre d'une molècule nommée NADP pour la transformer en une molècule riche en énergie qui lui est très proche: NADPH.

En même temps, de l'ATP se forme dans le stroma étant donné le gradient qui s'y est formé suite au pompage dans le stroma d'ions H+, par l'espace thylacoïde, à travers la membrane thylacoïde.

Les réactions obscures sont sans comparaison avec le fonctionnement des mitochondries. Au cours de ces réactions obscures, la fixation du carbone est possible grâce à l'action de l'ATP, comme source d'énergie, et du NADPH comme source d'hydrogène, sur les molècules de CO2 présentes dans l'atmosphère. Celles-ci sont donc réduites.

Le CO2 "réduit", c'est-à-dire copieusement nourri d'atomes d'hydrogène, prend la forme de glucides c'est-à-dire de sucres qui, expulsés hors du chloroplaste, sont les éléments de base de fabrication de molècules glucidiques plus complexes telles que le saccharose, qui tient parmi les organismes végétaux le rôle tenu par le glucose parmi les organismes animaux.

5. Les photosystèmes
Le choc de la chlorophylle et de la lumière donne un électron riche en énergie. Encore faut-il pouvoir assurer son bon usage ainsi que son remplacement, par un électron