Un photosystème est un agrégat de structures protéiques dans les membranes thylakoïdes des plantes qui aide à la photosynthèse. Il absorbe l'énergie lumineuse et transfère des électrons sur un centre de réaction. Les membranes thylacoïdes se trouvent dans les chloroplastes des plantes.
Le photosystème est constitué de caroténoïdes, de molécules de chlorophylle I et de chlorophylle II qui forment ensemble un complexe d'antennes. Ce complexe récupère l'énergie lumineuse d'une large gamme du spectre lumineux et, grâce à une série de résonances, transfère des électrons vers le bas des divers pigments jusqu'au centre de réaction. Le centre de réaction utilise ensuite l'énergie pour activer une série d'enzymes, qui effectuent ensuite la séparation réelle des molécules d'eau lors de la photosynthèse.