Les cellules végétales, comme les cellules animales ou d'autres eucaryotes, décomposent les molécules alimentaires en utilisant la respiration d'oxygène dans les mitochondries. Les plantes commencent avec des sucres simples, qui sont décomposés par glycolyse, puis liés à l'oxygène pour produire énergie. Ce processus énergétique est très similaire à la combustion des glucides et génère de l'eau et du dioxyde de carbone comme déchets.
Les cellules végétales utilisent l'énergie solaire directement pour quelques processus dans la cellule, notamment la photosynthèse. Pour toutes les autres fonctions, ils utilisent la même respiration cellulaire que la plupart des autres organismes. Cependant, les plantes génèrent leur propre énergie, mais pas directement. Toutes les calories qu'une plante utilise proviennent des sucres qu'elle fabrique grâce à la photosynthèse. Même les plantes carnivores comme le piège à mouches de Vénus utilisent leur prédation pour fournir les nutriments manquants dans leurs sols, et non comme source d'énergie.
La photosynthèse est le processus inverse de la respiration cellulaire. Dans la respiration cellulaire, le glucose est décomposé à l'aide d'oxygène, libérant de l'eau, du dioxyde de carbone et de l'énergie. Dans la photosynthèse, l'eau, le dioxyde de carbone sont combinés à l'aide de l'énergie solaire, produisant du glucose et de l'oxygène. La principale différence réside dans les formes d'énergie impliquées. Dans la respiration cellulaire, l'énergie produite est de l'énergie chimique, c'est-à-dire de l'énergie stockée dans une liaison chimique. Dans la photosynthèse, l'énergie consommée est de l'énergie lumineuse.
