В темновой фазе фотосинтеза происходит фиксация углекислого газа и синтез органических веществ при использовании энергии, полученной в световой фазе. Основные процессы, происходящие в темновой фазе, включают в себя цикл Кальвина (или фосфоглюконатный цикл), который включает реакции фотосинтеза, такие как карбоксилирование рибулоз-1,5-бисфосфата, деградацию и регенерацию реагентов, обеспечивая образование углеводов.

Во время цикла Кальвина происходит ассимиляция углекислого газа и его превращение в триозы, что в последствии приводит к образованию глюкозы, сахарозы и других органических соединений. Таким образом, темновая фаза фотосинтеза играет важную роль в синтезе органических веществ, которые являются основой питания для растений и других организмов.