Світлова фаза – етап фотосинтезу, протягом якого за рахунок енергії сонця утворюються багаті енергією сполуки АТФ та молекули – носії енергії. Здійснюється на внутрішніх мембранах хлоропластів, у яких розташовуються молекули хлорофілу.
Світлова фаза фотосинтеза характерна наступними процесами: уловлювання квантів світла електронами хлорофілу, фотоліз води з виділенням кисню, синтез АТФ та НАДФ на Н.
В ході світлової фази фотосинтезу утворюється енергія у вигляді АТФ та універсальний донор атома водню – відновник НАДФН (НАДФ·Н2). Ці речовини необхідні для протікання темнової фази. Також утворюється побічний продукт – кисень. Світлова фаза може проходити лише на мембранах тилакоїдів та на світлі.
Ті, хто утворився в світловий фазі багаті енергією речовини використовуються в темновій фазі фотосинтезу. Реакції темнової фази фотосинтезу протікають незалежно від світла. Реакції темнової фази відбуваються у стромі хлоропластів, де знаходяться утворені в світловий фазі молекули НАДФ·Н2 та АТФ.