Багаті енергією речовини, що утворилися у світловій фазі, використовуються в темновій фазі фотосинтезу.. Реакції темнової фази фотосинтезу протікають незалежно від світла. Реакції темнової фази відбуваються в стромі хлоропластів, де знаходяться молекули НАДФ·Н, що утворилися у світловій фазі2 та АТФ.
Світлова фаза може проходити лише на мембранах тилакоїдів та на світлі. Завдяки складному біохімічному процесу – циклу Кальвіна – темнову фазу фотосинтезу утворюються органічні речовини (цукри). Темнова фаза проходить у стромі хлоропластів і на світлі, і в темряві.
Темнова фаза фотосинтезу протікає в стромі(внутрішньому середовищі) хлоропластів. У темновій фазі відбувається поглинання вуглекислого газу. Окислюється НАДФ *Н2, енергія АТФ перетворюється на енергію хімічних зв'язків. Вуглекислий газ відновлюється до органічних речовин.
Світлова фаза фотосинтеза характерна наступними процесами: уловлювання квантів світла електронами хлорофілу, фотоліз води з виділенням кисню, синтез АТФ та НАДФ на Н.