通过光合作用将光能转化为化学能，是植物与动物的最大区别。借助于光合作用，植物不仅可以提供自身所需要的各种养分，还能为地球上的人类和动物提供维持生存的氧气和食物。对植物而言，它们吸收的水分有一小部分会被蒸发掉，大部分则用于蒸腾作用。
第一节 光合作用
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，同时放出氧气的过程。植物细胞中的叶绿体因此也被当作是阳光传递生命的媒介，我们吸入肺中的氧气，都是植物进行光合作用时释放出来的；我们食用的食物，也都是直接或间接地由植物的光合作用制造的有机物。
人们在早期曾认为，我们从植物中摄取的营养都是植物从土壤中获得的，直到1773年，英国科学家普利斯特利（Priestley）做了一个实验，才让人们对植物有了进一步的认识。普利斯特利的实验是这样的：先将一只小白鼠和一支燃烧的蜡烛，分别放进一个密封的玻璃罩里面，小白鼠很快就死了，而蜡烛也在玻璃罩里熄灭。接着，普利斯特利又将一盆植物和一只小白鼠放入一个密封的玻璃罩中，将一盆植物和一支点燃的蜡烛放进另一个密封的玻璃罩中。这时，他发现植物能够长时间保持存活状态，蜡烛没有马上熄灭，而小白鼠也安然无恙。于是他认为，植物能够净化由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。普利斯特利的这个实验改变了人们对植物的看法，也推进了人类对植物更加认真的研究，从此以后，人们对于植物的了解越来越深刻。
植物没有消化系统，这也是植物与动物的最大区别，因此它们必须依靠其他方式摄取生长所需要的养分。植物需要在阳光充足的白日里，借助于阳光的能量进行光合作用，从而获得自身生长必需的养分。在这个过程中，植物细胞内的叶绿体发挥着关键的作用：叶绿体在阳光的照射下，将由气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水分转化为葡萄糖，这一过程不仅能够为植物自身的生长提供养分，同时还会释放出动物和人类呼吸所需要的氧气。
光合作用能够为人类和动物的生存提供最基本的物质来源和能量来源，因此光合作用对于人类和生物界来说，都具有至关重要的意义。
光合作用的重要意义大致可以概括为以下四点：
第一，通过光合作用，植物能够制造出大量有机物。据科学统计，绿色植物每年可以制造4000亿至5000亿吨的有机物，这高出了地球上每年的化工产品总量。所以，人们把绿色植物比喻为“绿色工厂”。
第二，通过光合作用，植物可以转化并储存太阳能。植物将太阳能转化为化学能，并储存在光合作用制造出来的有机物中。地球上几乎所有的生物，其进行生命活动所需要的能量，都是直接或者间接来自于绿色植物制造的能量。
第三，通过光合作用，植物能够让空气中的二氧化碳和氧气的含量相对稳定。我们知道，所有生物都是依靠呼吸氧气生存的。据统计，地球上所有生物每秒就要消耗大约1万吨氧气，按照这样的消耗速度，空气中的氧气大约2000年就会用完；一旦氧气耗尽，也就意味着地球上的生物会随之消失。植物的光合作用避免了这种情况的发生，通过光合作用，绿色植物在消耗二氧化碳的同时释放出氧气，因此保证了大气中氧气和二氧化碳的含量维持在相对稳定的状态。
第四，植物的光合作用对于生物的进化具有重要的作用。我们知道，地球在形成之初是没有生命的，因为那时绿色植物还没有出现，地球的大气中也就没有氧气。当绿色植物在地球上出现并渐渐占据优势之后，大气中才慢慢有了氧气，那些必须通过有氧呼吸生存的生物才在地球上逐渐发展起来。
第二节 蒸腾作用
蒸腾作用是指水分（主要是叶子的水分）从植物体表面，通过水蒸气的形式散发到大气中的过程。这个蒸腾过程与我们在物理学上学习的蒸发作用不同，因为蒸腾作用不仅会受到外界环境的影响，还会受到植物本身的调节和控制，所以植物的蒸腾作用是一种比物理学上的蒸发作用复杂得多的生理过程。蒸腾作用的发生无关植物的大小，即使再幼小的植物也能进行蒸腾作用。
叶片是植物进行蒸腾作用的主要部位，蒸腾作用通过两种方式进行：一种是通过叶片角质层进行，叫作角质蒸腾；另一种则是通过叶片气孔进行，叫作气孔蒸腾。水分对于植物的生长极其宝贵和重要，如果丧失水分，植物将会受到严重的伤害。因此，为了降低蒸腾作用对植物造成的不利影响，植物在叶片表面进化出一层角质层，这个角质层正好能够有效地阻止植物的水分流失。除此之外，植物叶片上还有结构精致的气孔，这样也能最大限度减少水分的流失，所以气孔蒸腾也是蒸腾作用的主要方式。
如果说植物的光合作用是为地球上的所有生物造福，那么植物的蒸腾作用则完全是为自身服务。因此我们可以认为，蒸腾作用是植物吸收水分和运输水分的主要动力，它能够形成压降，促进植物将底部的水分向植物的上部运送，换言之，如果没有蒸腾作用，植物顶端的茎叶就吸收不到水分，整棵植物自然也不能正常生长。此外，蒸腾作用还能降低植物体表面和叶片表面的温度，增加叶片周围的湿度，这样就能够有效防止有害强光灼伤叶片。同时，蒸腾作用还能够令周围的空气变得湿润，尤其炎热的夏天是植物进行蒸腾作用最强烈的时间。此外，蒸腾作用也能够引发液流上升，有助于将矿物质和根部深层的有机物运送到植物顶端。蒸腾作用还能打开植物叶片的气孔，让植物更好地进行呼吸作用和光合作用。但是，蒸腾作用对于植物的水分会有较大影响，比如一株玉米从小到需要消耗200至300千克的水，但它本身能够吸收的水分只有1%，剩余的99%都被蒸腾了。因此，在湿度条件较高的地方，植物生长往往比较茂盛，这也是热带湿度高的地方会有大片树林的原因。