Klíčovým rozdílem mezi rostlinami C3 a C4 je, že rostliny C3 tvoří jako první stabilní produkt temné reakce sloučeninu se třemi uhlíky, zatímco rostliny C4 tvoří jako první stabilní produkt temné reakce sloučeninu se čtyřmi uhlíky.
Fotosyntéza je proces založený na světle, který přeměňuje oxid uhličitý a vodu na cukry bohaté na energii v rostlinách, řasách a sinicích. Během světelné reakce fotosyntézy dochází k fotolýze molekul vody. V důsledku fotolýzy vody se kyslík uvolňuje jako vedlejší produkt. Po světelné reakci začíná tmavá reakce a syntetizuje uhlohydráty fixací oxidu uhličitého. Kyslík generovaný světelnou reakcí se však může vázat na hlavní enzym temné reakce, kterým je RuBP oxygenáza-karboxyláza (Rubisco), a provádět fotorespiraci. Fotorespirace je proces, který plýtvá energií a snižuje syntézu sacharidů. Proto, aby se zabránilo fotorespiraci, existují tři různé způsoby, jak v rostlinách dochází k temné reakci, aby se zabránilo setkání kyslíku s Rubisco. Proto,v závislosti na způsobu, jakým probíhá temná reakce, existují 3 druhy rostlin; jmenovitě rostliny C3, rostliny C4 a rostliny CAM.
