光合成（こうごうせい、Photosynthesis）は、おもに緑色植物が行う生化学反応である。かつては炭酸同化作用とも言ったが現在はあまり使われない。太陽光（光エネルギー）を電気エネルギー・化学エネルギーに変換し、空気中の二酸化炭素と水から糖類（炭水化物）を合成する。このときに、水の分解過程から酸素もできる。光合成が行われるのは、葉緑体であり、その中にあるチラコイド膜内で、クロロフィル（光合成色素）が光エネルギーを使って水を分解し、プロトン＋酸素分子＋電子を作る。このときにできた電子から、NADP+→（還元）→NADPH（脱水素に関する補酵素）ができる。さらに、チコライド膜内外のプロトン濃度勾配を利用して、アデノシン三リン酸 (ATP) が作られる。以上がチラコイド反応で、明反応とも言う。次にチラコイド膜の外側にある、ストロマ（葉緑体基質）で、チラコイド反応で得られた、NADPHとATPを使って二酸化炭素を原料としてブドウ糖（C6H12O6 炭水化物）が作られる。この一連の反応をカルビン - ベンソン回路（暗反応）という。なお、狭義には緑色植物の光合成を意味するが、広義には光合成細菌の行なう酸素非発生型光合成も含む。