A szénhidrátok kémiai összekapcsolódása oxigénnel a növényekben szén-dioxid felszabadulásával. A fotorespiráció fény jelenlétét igényli, a kloroplasztiszokban ugyanazok az enzimek katalizálják, amelyek a fotoszintézis során a szénhidrátok szén-dioxiddal való egyesülését katalizálják, és akkor következik be, ha a sejtben magas az oxigénkoncentráció. A fotorespirációra jellemzően nagy fényintenzitás, szárazság és meleg (gyakran a sztómák záródását eredményező) körülmények között kerül sor, amikor a növénybe jutó szén-dioxid mennyisége csökken, és a fotoszintézis által termelt oxigén mennyisége felhalmozódik. A fotoszpiráció tehát a szén-dioxid előállítására szolgál, amikor az nem áll rendelkezésre, és a fotoszintézis és a növény termelékenységének ellenőrzésére szolgál. A sejtlégzéssel ellentétben a fotorespiráció nem termel ATP-t vagy NADH-t, tehát inkább fogyaszt, mint termel kémiai energiát. Sok angiospermium rendelkezik olyan kiegészítő szén-dioxid-felvételi módszerrel, amely minimalizálja a fotorespirációból eredő veszteségeket.
