La fase al buio della fotosintesi costituita dal ciclo di Calvin, una serie di reazioni ad andamento ciclico che portano, una volta ogni giro, all’incorporazione di una molecola di CO2, con il contemporaneo consumo di due molecole di e di tre molecole di .

Il un coenzima che ha il compito di donare elettroni e protoni, ossidandosi a . Secondo la reazione:




Nella prima fase, la molecola di , e, pi precisamente, il carbonio, viene legato ad un composto, il ribosio 1,5 bisfosfato, avente cinque atomi di carbonio.
Questo importante legame avviene grazie ad un enzima, il ribulosio 1,5 bisfosfato carbossilasi-ossigenasi. Da questo si ha un intermedio a sei atomi di carbonio. L’intermedio subisce un’immediata idrolisi che produce due molecole di 3-fosfoglicerato. Ognuna di esse contiene tre atomi di carbonio; proprio per questo l’intera via metabolica chiamata C3. Successivamente le due molecole vengono convertite in due molecole di 1,3 bifosfoglicerato, mediante due molecole di ATP. Queste molecole vengono ridotte, con il consumo di due molecole di , a due molecole di gliceralide 3-fosfato.

A questo punto avvengono numerose e complesse reazioni, che portano alla conversione e all’utilizzo dei sei atomi di carbonio che le due molecole possiedono complessivamente. Cinque di questi atomi sono convertiti in ribulosio 5-fosfato, mentre il sesto e ultimo atomo si utilizza per formare il fruttosio 6-fosfato, che ha sei atomi di carbonio. Dato che questi atomi di carbonio sono forniti unicamente dal gliceralide 3-fosfato, sono necessari sei giri del ciclo di Calvin per ottenere la molecola completa.
Da questa molecola in momenti successivi sar ottenuto il glucosio. Il passaggio finale trasforma il ribulosio 5-fosfato in ribulosio 1,5-bisfosfato, che sarebbe la molecola di partenza del ciclo. Quest’ultimo passaggio richiede il consumo di un’altra molecola di . Quindi le molecole di ATP necessarie alla sintesi di una molecola di glucosio sono in totale diciotto.