光反應又稱為光系統電子傳遞反應(photosythenic electron-transfer reaction)。在反應過程中，來自于太陽的光能使綠色生物的葉綠素產生高能電子從而將光能轉變成電能。然后電子通過在葉綠體類囊體膜中的電子傳遞鏈間的移動傳遞，并將H+質子從葉綠體基質傳遞到類囊體腔，建立電化學質子梯度，用于ATP的合成。光反應的最后一步是高能電子被NADP+接受，使其被還原成NADPH。光反應的場所是類囊體。準確地說光反應是通過葉綠素等光合色素分子吸收光能，并將光能轉化為化學能，形成ATP和NADPH的過程。光反應包括光能吸收、電子傳遞、光合磷酸化等三個主要步驟。
光合作用可以分為光反應和暗反應（又稱碳反應）兩個階段，光反應是光合作用過程中需要光的階段。在光反應階段中，葉綠素分子利用所吸收的光能。首先將水分解成氧和氫，其中的氧，以分子狀態釋放出去。其中的氫，是活潑的還原劑，能夠參與暗反應中的化學反應。在光反應階段中，葉綠素分子所吸收的光能還被轉變為化學能，并將這些化學能儲存在三磷酸腺苷（ATP）中。