Fotorespirasi adalah proses respirasi yang berlangsung sangat cepat dan terjadi pada organ fotosintesis yang terpajan sinar matahari dan bergantung sepenuhnya pada cahaya. Pada peristiwa ini RuBP mengikat O2 dan menghasilkan CO2 amoniak (NH3) melalui jalur Gliserat dan Glikolat dan berlangsung pada saat ada sinar matahari bersamaan dengan peristiwa fotosintesis.
Berbeda dengan respirasi biasa yang terjadi pada mitokondria, fotorespirasi berlangsung pada organel peroxisoma. Fotorespirasi tidak menghasilkan energi berupa ATP dan NADP. Energi yang dikeluarkan pada peristiwa ini hilang begitu saja berupa panas. Pada keadaan konsentrasi CO2 rendah dan konsentrasi O2 tinggi RuBP lebih mudah mengikat O2 karena afinitas O2 lebih tinggi dari pada CO2.
Akibatnya laju fotosintesis pada kadar CO2 rendah terutama pada tumbuhan C3. Untuk tumbuhan C4 hal ini tidak terjadi karena suplai CO2 dijamin oleh asam malat melalui perubahannya menjadi asam piruvat dan CO2, sehingga efisiensi fotosintesis lebih tinggi pada tumbuhan C4.
