Fase Oscura

Tiene lugar en el estroma con o sin luz. El CO2 de la atmósfera es captado e incorporado al llamado ciclo de Calvin, para fabricar moléculas orgánicas  usando ATP u NADPH de la fase lumínica.
El ciclo de Calvin se divide en tres fases:

1. Fase de fijación: la enzima RuBisCO incorpora el CO2 a la ribulosa-1-5-bibosfato de 5 carbonos, dando dos moléculas de 3 fosfoglicerato de 3 carbonos cada uno. 
2. Reducción de átomos de Carbono: El NADH dona los electrones y protones para reducir el carbono del CO2 captado para que se pueda emplear en la fabricación de moléculas orgánicas útiles para el crecimiento del vegetal o bien para obtener energía en la mitocondria por respiración celular.
3. Regeneración de la ribulosa-1-5-bifosfato para que el ciclo de Calvin siga funcionando fijando el CO2 que se reduce y se emplea para fabricar moléculas orgánicas.

Para obtener una molécula de hexosa a partir de 6 CO2, hacen falta 12 NADH Y 18 ATP. El ciclo de Calvin da seis vueltas y por cada vuelta consume 2 NADH y 3 ATP.