L'eau est la source des atomes d'hydrogène dans les sucres créés par la photosynthèse. Les molécules d'eau et les molécules de dioxyde de carbone sont décomposées en utilisant l'énergie du soleil et combinées en molécules de sucre contenant du carbone, de l'hydrogène et oxygène.
Le besoin de dioxyde de carbone et d'eau dans les plantes crée des complications pour les plantes dans des environnements chauds et secs tels que les déserts. Les feuilles des plantes doivent être ouvertes sur l'atmosphère afin d'absorber le dioxyde de carbone de l'air, mais cela permet également à la vapeur d'eau de s'échapper. Les plantes ferment de minuscules pores appelés stomates sur leurs feuilles pour éviter cette perte d'eau pendant la partie la plus chaude de la journée. Si la fermeture se prolonge trop longtemps, les feuilles manquent de dioxyde de carbone et la photosynthèse s'arrête.
Dans les environnements arides, les plantes développent des moyens de compenser la fermeture de leurs stomates, afin que la photosynthèse puisse se poursuivre plus longtemps. Certaines plantes, comme la digitaire sanguine, ajoutent une étape supplémentaire à leur capture du dioxyde de carbone, ce qui augmente considérablement l'efficacité. Ces plantes peuvent continuer la photosynthèse même à de très faibles niveaux de dioxyde de carbone. D'autres plantes, comme les cactus, vivent dans des environnements si secs qu'elles ne peuvent ouvrir leurs stomates que la nuit. Ces plantes stockent le dioxyde de carbone la nuit, puis l'utilisent pendant la journée.
