Fotosentezin ilk aşaması olan aydınlık evrede, yakıt olarak kullanılacak olan NADPH ve ATP ürünleri elde edilir.
Fotosentezin ilk aşamasında görev yapan ve ışığı tutmakla görevli olan anten grupları büyük bir öneme sahiptirler. Daha önce de gördüğümüz gibi, kloroplastın bu görev için tasarlanmış bir parçası olan bu antenler, klorofil gibi pigmentlerden, protein ve yağdan oluşur ve "fotosistem" adını alır. Kloroplastın içinde iki adet fotosistem vardır. Bunlar 680 nanometre ve altında dalga boyundaki ışıkla uyarılan Fotosistem II ve 700 nanometre ve üstünde dalga boyuyla uyarılan Fotosistem I'dir. Fotosistemlerin içinde ışığın belirli bir dalga boyunu yakalayan klorofil molekülleri de P680 ve P700 olarak adlandırılmışlardır.
Işığın etkisiyle başlayan reaksiyonlar bu fotosistemlerin içinde gerçekleşir. İki fotosistem, yakaladıkları ışık enerjisiyle farklı işlemler yapmalarına rağmen, iki sistemin işlemi tek bir reaksiyon zincirinin farklı halkalarını oluşturur ve birbirlerini tamamlarlar. Fotosistem II tarafından yakalanan enerji, su moleküllerini parçalayarak, hidrojen ve oksijenin serbest kalmasını sağlar. Fotosistem I ise NADP'nin hidrojenle indirgenmesini sağlar.
Bu üç aşamalı zincirde ilk olarak suyun elektronları Fotosistem II'ye, daha sonra Fotosistem II'den Fotosistem I'e son olarak da NADP'ye taşınır. Bu zincirin ilk aşaması çok önemlidir. Bu süreçte tek bir fotonun (ışık parçası) bitkiye çarptığı anda meydana gelen olaylar zincirini inceleyelim. Söz konusu foton bitkiye çarptığı anda, kimyasal bir reaksiyon başlatır. Fotositem II'nin reaksiyon merkezinde bulunan klorofil pigmentine ulaşır ve bu molekülün elektronlarından birini uyararak daha yüksek bir enerji seviyesine çıkartır. Elektronlar, atom çekirdeğinin etrafında belirli bir yörüngede dönen ve çok az miktarda elektrik yükü taşıyan son derece küçük parçacıklardır. Işık enerjisi, klorofil ve diğer ışık yakalayan pigmentlerdeki elektronları iterek yörüngelerinden çıkartır. Bu başlangıç reaksiyonu fotosentezin geri kalan aşamalarını devreye sokar; elektronlar bu sırada saniyenin milyonda biri kadar bir zamanda yankılanma veya sallamadan kaynaklanan bir enerji verirler. İşte ortaya çıkan bu enerji, bir sıra halinde dizili bulunan pigment moleküllerinin birinden diğerine doğru akar. (bkz. 178. sayfadaki şekil)
Bu aşamada, bir elektronunu kaybeden klorofil, pozitif elektrik yüklü hale gelir, elektronu kabul eden alıcı molekül ise negatif yük taşımaktadır. Elektronlar, elektron transfer zinciri adı verilen ve taşıyıcı moleküllerden oluşan bir zincire geçmiş olur. Elektronlar bir taşıyıcı molekülden diğerine, aşağı doğru ilerlerler. Her elektron taşıyıcısı bir öncekinden daha düşük bir enerji seviyesine sahiptir, sonuç olarak elektronlar zincir boyunca bir molekülden diğerine akarken kademeli olarak enerjilerini serbest bırakırlar.
Bu olayı daha kolay anlamak için sistemi bir hidroelektrik santraline benzetebiliriz. Bu santralde bir şelaleden düşen su bir elektrik jeneratörünü beslemektedir. Suyun seviye farkı ne kadar fazla olursa elde edilecek enerji de o kadar fazla olacaktır. Ancak suyun yüksek bir seviyeden akması için iki adet pompa kullanılmaktadır. Bu pompalar ise su akışına göre iki stratejik noktaya yerleştirilmiş olan ve bütün sistemi devreye sokan, güneş enerjisini toplayan paneller tarafından hareket ettirilmektedir. Elbette ki bu, çok basitleştirilmiş bir örnektir. Bu sistemi kurmayı başarsak dahi, güneş panellerinin elde ettiği enerjiyi, pompaları çalıştıracak elektrik enerjisine çevirmek bile ilk aşamada karşılaşacağımız büyük bir problemdir. Ancak bitkiler fotosentez yaparken, bu işlemi üstün bir tasarımla, mükemmel bir şekilde yerine getirmektedir.
Sistemin çalışabilmesi için suyun, tilakoidlerin iç tarafındaki alanda parçalanması gerekmektedir. Bu sayede elektronlarını zar boyunca ileterek stromaya ulaştıracak ve orada NADP+'ye (nikotinamid adenin dinükleotid fosfat fotosentez sırasında, Fotosistem I için elektron alan yüksek enerji yüklü bir molekül) indirgenecektir Ancak su kolay kolay parçalanmadığı için bu bölgede güçlü bir organizasyon ve işbirliğine ihtiyaç vardır. Bu işlem için gerekli olan enerji, yol boyunca iki noktada devreye giren güneş enerjisinden sağlanır. Bu aşamada suyun elektronları iki fotosistemden de birer "itme" hareketine maruz kalırlar. Her bir itişin ardından, elektron taşıma sisteminin bir hattından geçerler ve bir parça enerji kaybederler. Bu kaybedilen enerji fotosentezi beslemek için kullanılır.