光反應在光照下才能進行。當葉綠素吸收光能後，葉綠素分子便呈激動的高能狀態，很容易放出電子。當放出電子的同時，也促進水分子分解而產生氧、質子（H⁺）及電子（e^-）。葉綠素接受水分子來的電子而恢復原來的非激動狀態，以便再吸收光能。由葉綠素放出的電子，經一連串的電子傳遞，即電子從高能介質向較低能介質傳遞。利用電子傳遞過程所釋出的能量，以合成ATP。最後電子便由氧化性輔鋂?(NADP⁺ nicotinamide adenine dinucleotide phosphate)接受，形成還原性輔鋂?（NADPH⁺）和H⁺。因為輔鋂?的還原作用是吸熱反應，故反應產物、還原性輔鋂?亦為高能物質。光反應的結果，是將光能轉化為可資利用的化學能，儲存於ATP和還原性輔鋂?的分子中。光反應從葉綠素吸收光能，到電子傳遞釋放能量，都是在葉綠體的囊狀膜中進行。