פותוסינתזה - Photosynthesis (פוטוסינטזה) הינו תהליך של החלפת גזים המתחולל בצמחים, בתהליך הפוטוסינתזה הצמח קולט פחמן דו חמצני בנוכחות אור ופולט חמצן (תהליך הפוך לנשימה).
בתהליך פלאי זה עושים הצמחים שימוש באנרגית האור לצורך סינתוז פחמימות. מולקולת ה"כלורופיל" המקנה לעלה את צבעו הירוק, היא האחראית לקליטת האור ושילובו בתהליך הסינתזה, דרך פעילות ביוכימית הקרויה "מעגל קרבס" או גם "מעגל חומצות הלימון".
לתהליך הפוטוסינתזה, היה חלק מרכזי בעיצוב מרכיבי האטמוספירה של כדור הארץ בשלבים הקדומים בהיווצרותה, בתהליכים אלה הועשרה האטמוספירה הקדומה בחמצן ע"י פוטוסינטזה - כאשר פחמן דו חמצני הפך בנוכחות אור השמש לחמצן בתוך צמחים והשתחרר לאטמוספירה - כך התאפשרה ההתפתחות ושיגשוג החיים.