古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需的物质全来源于土中。荷兰人范·埃尔蒙做了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成。在此前后,中国明末的宋应星在《论气》一书中说:“气从地下催腾一粒，种性小者为蓬，大者为蔽牛干霄之木，此一粒原本几何？其余则皆气所化也。”明确认识到植物(以及动物)身体的物质是由气转化而来。英国J.普里斯特利在1771年发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。1773年荷兰J.英恩豪斯证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变“好”的作用。1804年瑞士N.-T.de索绪尔通过定量研究进一步证实CO₂和水是植物生长的原料。1845年德国J.R.迈尔发现植物把太阳能转化成了化学能。1860年左右，人们就已经用

CO₂₊H₂O--^{光＋绿色细胞}-->(CH₂O)+O₂

　　表示植物利用光能的总过程。1897年首次在教科书中称它为光合作用。 20世纪30年代，C.B.范尼尔发现有些细菌可在无氧条件下利用光能进行与光合作用类似的反应。但它们是从硫化氢等而不是从水取得还原二氧化碳的氢，也不释放氧气。他把这个反应称为细菌光合作用。此外，人们还发现有些细菌可通过氧化一些无机物获得能量进行有机物的合成反应,其过程和光合作用有许多类似之处,被称为化能合成作用。