Відбувається на світлі гранах хлоропластів.
Здійснюється на внутрішніх мембранах хлоропластів, на яких розміщуються молекули хлорофілу. Хлорофіл поглинає енергію сонячного світла, яка потім використовується для синтезу молекул АТФ з АДФ та фосфорної кислоти, а також сприяють розщепленню молекул води: 2H2O = 4H+ + 4e- + O2.
Світлова фаза фотосинтезу відбувається на мембранах тилакоїдів. Фотон світла, потрапляючи на хлорофіл, збуджує його та відбувається виділення електронів та скупчення негативно заряджених електронів на мембрані.
У хлоропластах рослинних клітин НАДФ відновлюється при світлових реакціях фотосинтезу і забезпечує воднем синтез вуглеводів при темнових реакціях.