Kľúčový rozdiel medzi rastlinami C3 a C4 spočíva v tom, že rastliny C3 tvoria trojuhlíkovú zlúčeninu ako prvý stabilný produkt tmavej reakcie, zatiaľ čo rastliny C4 tvoria štvoruhlíkovú zlúčeninu ako prvý stabilný produkt tmavej reakcie.
Fotosyntéza je proces založený na svetle, ktorý premieňa oxid uhličitý a vodu na cukry bohaté na energiu v rastlinách, riasach a siniciach. Pri svetelnej reakcii fotosyntézy dochádza k fotolýze molekúl vody. V dôsledku fotolýzy vody sa kyslík uvoľňuje ako vedľajší produkt. Po svetelnej reakcii začne tmavá reakcia a syntetizuje sacharidy fixáciou oxidu uhličitého. Kyslík generovaný svetelnou reakciou sa však môže viazať s hlavným enzýmom tmavej reakcie, ktorým je RuBP oxygenáza-karboxyláza (Rubisco), a vykonávať fotorespiráciu. Fotorespirácia je proces, pri ktorom sa plytvá energiou a znižuje sa syntéza sacharidov. Preto, aby sa zabránilo fotorespirácii, existujú tri rôzne spôsoby, ako tmavá reakcia prebieha v rastlinách, aby sa zabránilo stretnutiu kyslíka s Rubiscom. Tedav závislosti od spôsobu, akým prebieha tmavá reakcia, existujú 3 druhy rastlín; konkrétne rastliny C3, rastliny C4 a rastliny CAM.
