碳同化作用是植物和某些細菌利用光合作用或化能合成作用將二氧化碳(CO2)轉化為有機物質的過程。這一過程不僅在光合作用中扮演著重要角色，而且在碳循環中也是一個關鍵環節。在光合作用過程中，碳同化將二氧化碳與光反應中形成的ATP和NADPH結合，將其轉化為葡萄糖等碳水化合物，儲存為穩定的化學能。這一過程主要在葉綠體中進行，而高等植物的碳同化途徑包括卡爾文循環、C4二羧酸途徑和景天酸代謝等。其中，卡爾文循環是最基本和普遍的途徑，能夠合成葡萄糖等產物，而其他途徑則相對不常見，可能只涉及CO2的固定和轉運，不足以獨立形成葡萄糖等產物。通過碳同化作用，無機碳被轉化為有機物，對於生物體的生長和維持至關重要。