Faza zależna od światła zachodzi w błonach tylakoidów chloroplastów. Energia światła jest pochłaniana przez barwniki fotosyntetyczne. Dochodzi m.in. do fotolizy wody oraz powstawania ATP i NADPH.
Faza niezależna od światła zachodzi w stromie chloroplastu. ATP i NADPH powstałe w fazie zależnej od światła są wykorzystywane do asymilacji CO2 i syntezy związków organicznych w cyklu Calvina.
Obie fazy są ze sobą powiązane. Pierwsza przekształca energię świetlną w energię chemiczną zgromadzoną w ATP i NADPH. Druga wykorzystuje tę energię oraz siłę redukcyjną do produkcji związków organicznych z CO2.