H2O veya suyun fotosentezdeki rolü, fotosentezi yönlendiren enerji süreci olan ATP için çok önemlidir. Suda bulunan hidrojen atomları, bitkilerin besin olarak kullandığı glikoz moleküllerinin bir parçasını oluşturur.
Fotosentez, her ikisi de su gerektiren iki aşamada gerçekleşir.
Fotosentezin ilk kısmı ATP'dir. Bitkinin yapraklarındaki kloroplastlar tarafından emilen güneş ışığı, suyu hidrojen ve oksijen atomlarına böler. Hidrojen atomları, hücrelerin besin üretmesini sağlayan bir tür yakıt olan kimyasal enerjiyi ATP yapmak için kullanılır. Oksijen daha sonra tesisten atılır.
Fotosentezin ikinci aşaması, hidrojen, karbon ve oksijenden yapılmış bir tür şeker olan gıda veya glukoz üretimidir. Hidrojen atomları sudan gelirken, karbon ve oksijen bitkinin yaprakları üzerindeki gözeneklerden emilen karbon dioksitten gelir. Su ve karbon dioksit kimyasal bir reaksiyonda birleşerek şeker ve oksijene neden olur. Şeker, yapraklardan bitkinin geri kalanına, bitkiyi besleyen "floem" adı verilen bir dokuyla gönderilir. Oksijen daha sonra tesisten salınır.