太陽，從誕生起，一刻不停地向宇宙空間散發著金色的光——一種電磁波。地球作為太陽的近鄰，從而也獲得了20億分之一的太陽光。這些陽光不僅給我們帶來了光明和溫暖，還帶給整個地球孕育無限生機的能量。在無窮的變化中，有一種化學變化，發生在植物的綠葉中，植物中的葉綠素，能夠利用陽光提供的能量，將無機物CO2和H2O合成有機物質，具體過程如下：6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2。
這個過程就叫光合作用。綠色植物為自己製造食物的這一活動，直到約300年前，才逐漸引起人們的注意。
17世紀40年代，一位名叫範·海爾蒙特的醫生把200磅（約90.8千克）幹土放在陶盆裏，用水把土澆濕後，在盆裏栽上一株5磅（2.27千克）重的柳樹，每天他隻給柳樹澆一些水。5年以後，範·海爾蒙特從盆中移出柳樹，再稱其重量，發現柳樹已長到169磅（76.73千克），即增加了164磅（74.46千克）。而盆裏的土壤幹燥後，重量與200磅卻相差無幾。於是他得出結論：柳樹增加重量完全依賴於他所澆的水。這一觀點一直持續到18世紀70年代。
1771年，英國化學家普利斯特列發現，綠色植物在白天能使由於蠟燭燃燒和動物呼吸而變濁的空氣“複原”，或變得清新。也就是說綠色植物逆轉了呼吸和燃燒的化學作用，在被綠色植物更新過的空氣中，蠟燭又能燃燒，動物又可呼吸。但是，普利斯特列那時還不知道氧氣以及氧氣在這些實驗中的作用。
在同一時期，奧地利醫生英根豪茨也對植物進行了研究，並證明綠色植物在夜間不能“淨化”大氣。綠色植物在夜裏並不吸收二氧化碳和水，也不釋放氧氣，而僅僅進行呼吸，即吸進氧氣，把二氧化碳和水作為廢物排出。但他並沒有認識到，植物在陽光下除進行光合作用外，還要進行呼吸。
1837年發現了葉綠體，光合作用的研究又邁出了一大步。葉綠體因為含有葉綠素而呈綠色，植物的光合作用就是在細胞中含有葉綠素的部分發生的。
在以後的一些年代裏，科學家們更詳盡地研究了綠色植物是怎樣利用光、葉綠素、水和二氧化碳來製造食物和氧氣的。1938年，英國化學家希爾發現，植物在光合作用中釋放出的氧來自它們所吸收的水分子。
20世紀30年代後，電子顯微鏡的應用、色譜分析、同位素示蹤等新技術的發展為光合作用的研究提供了有利的條件。現在普遍認為，光合作用的化學過程包括以下幾個階段：①光照射在含有葉綠素的細胞上；②葉綠素吸收光能，並把它轉化為化學能；③細胞中的水分子分解，水中的氧被釋放出去；④來自水分子的氫和來自環境的二氧化碳化合後生成葡萄糖——單糖；⑤葡萄糖分子由化學能結合在一起，也就是化學能被葡萄糖分子所捕獲。植物通過光合作用製造有機物的規模是非常巨大的。
據粗略的估計，地球上的綠色植物每年約轉化2×1011噸碳素，如果以合成的碳水化合物計算，那麼整個地球上每年轉化的碳素相當於4～5千億噸有機物質。因此人們常把綠色植物比喻為巨大的合成有機物的綠色工廠。綠色植物合成的有機物質，直接或間接地成為人類乃至整個動物界的食物，如糧、油、糖、牧草、飼料等；還為某些工業提供了原料，如棉、麻、橡膠、澱粉等。也就是說，今天人類所吃的食物和某些工業原料，都是直接或間接地通過光合作用獲得的。