การเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีในรูปของ NADPH และ ATP 
อาศัยองค์ประกอบหลายอย่าง

พลังงานแสง

แสงที่ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงอยู่ในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 380 ถึง 750 นาโนเมตรซึ่งเราสามารถมองเห็นเป็นแสงสีต่างๆ ได้ด้วยตาเปล่า แต่ละความยาวคลื่น ของแสงมีพลังงานจำเพาะ คือมีค่าของควันตัมที่จำเพาะต่อหน่วยแสง (photon) นั้นๆ แสงที่มีความยาวของคลื่นแสงสั้น เช่น แสงสีม่วง แต่ละหน่วยแสง จะมีพลังงานอยู่มากกว่า แสงที่มีความยาวของคลื่นแสงยาว เช่น แสงสีแดง เป็นต้น

สเปคตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อแสงช่วงที่ตามองเห็น กระทบกับโมเลกุลของสารสี อิเล็กตรอนของโมเลกุล จะถูกกระตุ้นให้กระโดดข้ามระดับพลังงานควอนตัม (excite) ก็ต่อเมื่อค่าควันตัมของแสง มีความพอดีกับช่วงพลังงานที่อิเล็กตรอนต้องใช้ในการกระโดดไปยังสถานะที่สูงขึ้น ดังนั้นการดูดแสงของสารจึงเกิดขึ้นพร้อมกับการกระตุ้นของอิเล็กตรอนของสารตัวนั้น ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนมีพลังงานสูงขึ้นหรือไวต่อการเกิดปฏิกิริยา โดยเฉพาะปฏิกิริยารีดักชัน

สเปคตรัมของสารและคลอโรฟิลล์

สเปคตรัมของสารคือการแสดงความสามารถในการดูดแสงของสารที่ความยาวคลื่น ต่างๆ สารที่เรามองเห็นว่ามีสีนั้นสามารถดูดแสงที่ตามองเห็นได้อย่างน้อยในบางช่วงคลื่น หรือสามารถดูดแสงได้ทุกช่วงคลื่น โดยที่ความสามารถในการดูดแสงบางช่วงคลื่นดีกว่า ช่วงคลื่นอื่นๆ หากสารมีสีดำนั่นแปลว่าสารนั้นสามารถดูดแสงได้หมดทุกช่วงคลื่นและดูด เอาไว้ได้ทั้งหมดด้วยสารที่ดูดแสงได้บางช่วงคลื่นจะปรากฏเป็นสีต่างๆ ถ้าสารใดไม่ สามารถดูดแสงได้เลยสารนั้นจะมีสีขาว

การที่เรามองเห็นคลอโรฟิลล์มีสีเขียวอมเหลืองเนื่องจากว่าคลอโรฟิลล์ดูดแสงสีเขียว- เหลืองได้ไม่ดี แต่จะดูดแสงในช่วงแสงสีน้ำเงิน ซึ่งมีความยาวคลื่นประมาณ 420-460 นาโนเมตร และช่วงแสงสีแดงซึ่งมีความยาวคลื่น 630-660 นาโนเมตร ไว้ได้ดีมาก ส่วนแสงสีเขียว-เหลืองจะสะท้อนหรือทะลุผ่านใบไม้ไป

การดูดแสงสีต่างๆ ของคลอโรพลาสต์

กลุ่มของสารสีที่ประกอบขึ้นเป็นระบบแสง

 บนเยื่อหุ้มไทลาคอยด์มีกลุ่มของสารสีที่ทำหน้าที่รับพลังงานจากแสง ที่เรียกว่า สารสีเก็บเกี่ยวแสง (antenna complex) อยู่เป็นจำนวนมาก สารสีเก็บเกี่ยวแสงในพืชชั้นสูง จะเป็นชนิดคลอโรฟิลล์ เอ คลอโรฟิลล์ บี และแคโรทีนอยด์ ซึ่งจะอยู่รวมกันเป็นกลุ่มๆ กลุ่มของสารสีมี 2 ชนิด แต่ละชนิดมีความสามารถในการดูดกลืนพลังงานแสงที่ความยาว คลื่นต่างกัน กลุ่มของสารสีที่สามารถรับพลังงานแสงในช่วงความยาวคลื่นสูงสุดที่ ประมาณ 700 นาโนเมตร เรียกว่า ระบบแสง I (photosystem I) หรือ P700 ส่วนกลุ่มสารสีที่ดูดกลืนพลังงานแสงสูงสุดในช่วงความยาวคลื่นที่ประมาณ 680 นาโนเมตร เรียกว่า ระบบแสง II (photosystem II) หรือ P680 พลังงานแสงที่มีค่าควันตัมสูงจะต้อง ถูกทอนลงมาจากการถ่ายพลังงานแสงในระบบเก็บเกี่ยวแสง พลังงานในส่วนที่สูญเสีย ไปนั้นถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนบางส่วนและเป็นพลังงานแสงที่ถูกเรืองออกมา เป็นบางส่วน

การทำงานของระบบแสงในคลอโรพลาสต์

ศูนย์เกิดปฏิกิริยา

เมื่อสารสีเก็บเกี่ยวแสงดูดกลืนโฟตอน พลังงานจะถูกส่งทอดไปตามโมเลกุลของสารสี เหล่านั้นจนกระทั่งถึงคลอโรฟิลล์ เอ ที่อยู่ในตำแหน่ง ศูนย์เกิดปฏิกิริยา (reaction center) ซึ่งนับเป็นจุดแรกของการเกิดปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง พลังงานที่ได้รับที่ศูนย์เกิดปฏิกิริยาของระบบแสงทั้งสองระบบจะทำให้อิเล็กตรอนของ คลอโรฟิลล์มีพลังงานมากขึ้น จนหลุดออกจากโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ อิเล็กตรอนที่หลุดออก มานี้จะมีศักยภาพในการรีดิวซ์สูง มันจะเคลื่อนไปยังโมเลกุลที่มีศักย์รีดักชันต่ำกว่าตามระบบ การขนส่งอิเล็กตรอน