光化學反應產生的氫（以 \(\text{NADPH}\) 形式存在）還原二氧化碳（\(\ce{CO2}\)）和合成碳水化合物的過程，稱為碳固定，產生的碳水化合物通常為葡萄糖。

碳固定在葉綠體的基質進行，有大量的酶參與。碳固定不需要光，因此又稱為暗反應。

碳固定的一系列化學反應是一個循環過程，因此又稱為卡爾文循環。

光化學反應所產生的 \(\text{NADPH}\) 和 \(\text{ATP}\)，分別為碳固定提供所需的還原力和能量。循環中的有機化合物必須與六個二氧化碳分子結合，才能製造出一個葡萄糖分子。