Rastlinska biosinteza je zbirka naravnih procesov, ki jih rastline podvržejo pretvorbi anorganskih mineralnih elementov, kot sta kalij in dušik v tleh, skupaj z elementi v vodi in zraku v hranila, z uporabo energije, prvotno pridobljene iz sončne svetlobe. Ti procesi so za rastline razdeljeni v tri osnovne kategorije, ki vključujejo fotosintezo, dihanje in kemično sintezo. Tako kot živali in drugi živi organizmi, kot so bakterije, se rastline za preživetje zanašajo na izmenjavo kisika in ogljikovega dioksida v atmosferi. Prav tako sintetizirajo in razgradijo številne enake spojine v rastlinski biosintezi kot živali, vključno z aminokislinami, lipidi in ogljikovimi hidrati.
Razumevanje ključnih procesov fotosinteze in celičnega dihanja v rastlinah je prvi korak k razumevanju biosinteze v rastlinah na splošno. Fotosinteza je proces, ki vzame energijo iz vidne svetlobe v določenih valovnih dolžinah in jo shrani v molekule sladkorja v rastlinah z uporabo kloroplastov. Kloroplasti so majhne organele v rastlinskih celicah, ki vsebujejo klorofil, zeleno spojino, ki daje rastlinam barvo in se uporablja pri sintezi ogljikovih hidratov, kot je sladkor.
Rastlinska biosinteza uporablja tri različne vrste pigmentov za čim večjo absorpcijo svetlobe. Pigment klorofil a najmočneje absorbira svetlobo pri valovni dolžini 430 nanometrov, ki je večinoma modre barve, klorofil b pa absorbira svetlobo okoli valovne dolžine 470 nanometrov, ki je resnično zelena. Drugi pigment, ki ga proizvajajo nekatere rastline, je karotenoid, ki absorbira svetlobo v rumenem do oranžnem območju vidnega spektra od valovnih dolžin 500 nanometrov ali več.
Dihanje rastlin je tudi ključna značilnost delovanja rastlin, da sprejmejo ogljikov dioksid in odstranijo kisik kot odpadni plin, vendar teh plinov ne vdihujejo in izdihujejo kot živali. Proces dihanja pri biosintezi rastlin vključuje rastline, ki omogočajo difundiranje zraka v njihovo zunanjo celično strukturo, kjer se ti kombinirani plini nato z vodo prenašajo do notranjih celičnih membran. Energija za dihanje izvira iz shranjene glukoze, ki nastane med fotosintezo. Rastline razgrajujejo glukozo za energijo, tako kot živali, in so pri tem precej učinkovite z neto pridobitvijo energije od 22 % do 38 %. To je boljše od številnih oblik sodobne človeške tehnologije, kot je avtomobil, ki je manj kot 25 % učinkovit pri pretvarjanju bencina v energijo za gibanje.
Proces proizvodnje energije pri biosintezi rastlin temelji na isti kemični reakciji, ki jo uporabljajo vse živali za pridobivanje energije. Rastline uporabljajo molekule adenozin trifosfata (ATP) za shranjevanje in sproščanje energije, saj se ATP kemično tvori in razgrajuje z mitohondriji v rastlinskih celicah. Razlika med rastlinami in živalmi v tem procesu je v tem, da so odpadni produkti proizvodnje energije za rastline tudi glukoza, kisik in voda, ki so vse bistvene spojine, na katere se živali zanašajo za preživetje.
Rastlinski metabolizem drugih kemikalij je lahko izjemno zapleten, znanost pa je zapleteno vključena v preučevanje poti biosinteze v rastlinah zaradi številnih vrst uporabnih organskih spojin, ki jih rastline proizvajajo. Od leta 2011 je znano, da rastlinski encimi sintetizirajo več kot 200,000 različnih vrst kemikalij, od katerih jih je veliko mogoče pobrati za uporabo v živilih in zdravilih. Večine komercialno uporabnih spojin, proizvedenih z biosintezo rastlin, še ni mogoče izdelati z umetnimi sredstvi v laboratorijskih okoljih, zato je treba rastline same gojiti za pridobivanje kemikalij. Raziskave o biosintezi rastlin od leta 2011 se osredotočajo na dejansko metodologijo, ki jo rastlina uporablja za ustvarjanje spojine, in ko je to temeljito razumljeno, se lahko celične kulture rastline gojijo v velikem številu za komercialno proizvodnjo kemikalije.