De chemische combinatie van koolhydraten met zuurstof in planten waarbij kooldioxide vrijkomt. Fotorespiratie vereist de aanwezigheid van licht, wordt in de chloroplasten gekatalyseerd door dezelfde enzymen die de combinatie van koolhydraten met kooldioxide tijdens de fotosynthese katalyseren, en treedt op wanneer de zuurstofconcentraties in de cel hoog zijn. Fotorespiratie vindt gewoonlijk plaats bij een hoge lichtintensiteit, droogte en warmte (vaak resulterend in het sluiten van de huidmondjes), wanneer de hoeveelheid kooldioxide die de plant binnenkomt, vermindert en de hoeveelheid zuurstof die door fotosynthese wordt geproduceerd, toeneemt. Fotorespiratie produceert dus kooldioxide wanneer dat niet beschikbaar is en werkt als een controle op de fotosynthese en op de productiviteit van de plant. In tegenstelling tot de celademhaling produceert fotorespiratie geen ATP of NADH, en verbruikt dus chemische energie in plaats van deze te produceren. Veel angiospermen hebben een aanvullende methode van kooldioxide-opname die de verliezen door fotorespiratie minimaliseert.
