La photophosphorylation non cyclique est un processus en deux étapes qui implique deux photosystèmes chlorophylliens différents. C'est une réaction légère qui se produit sur les membranes thylakoïdes à l'intérieur du chloroplaste.
La photophosphorylation non cyclique commence lorsqu'une molécule d'eau est décomposée par un processus appelé photolyse. Ensuite, un photon est absorbé et la lumière provoque une réaction en chaîne qui transfère de l'énergie au noyau. Cela excite à son tour les deux électrons transférés à la phéophytine. Le prélèvement d'électrons sur une autre molécule d'eau compense ce déficit. Ces électrons sont transférés de la phéophytine à la plastoquinone et, une fois encore décomposés, sont libérés. Deux ions H+ sont alors libérés et les électrons ensuite à travers Cyt b6 et Cyt f, puis à travers la plastocyanine. Cela crée un gradient, qui fournit l'énergie nécessaire à la régénération de l'ATP.