ATP og NADPH blir brukt i syntesedelen (Calvinsyklusen), som også blir referert til som mørkereaksjonene. I Calvinsyklusen katalyserer enzymet rubisco en reaksjon mellom karbondioksid og ribulose-1,5-bifosfat. Produktene fra kalvinsyklusen er viktige substrater i syntese av mange viktige forbindelser, som for eksempel glukose.