Penemuan proses fotosintesis memerlukan waktu yang panjang dan merupakan hasil kompilasi dari temuan-temuan kecil sebelumnya. Tidak mustahil temuan terkait proses fotosintesis ini akan terus berkembang sejalan dengan dinamika perkembangan ilmu dan teknologi. Semula para ahli botani berpendapat bahwa tumbuhan memperoleh semua bahan penyusunnya dari tanah. Pandangan ini mulai diragukan setelah Van Helmont (1648) melakukan percobaan sebagai berikut.
Van Helmont menanam pucuk tanaman ”willow” dalam sebuah pot yang berisi tanah sebanyak 200 pon. Pot tanaman tersebut selanjutnya ditutup dengan lempeng logam yang berlubang-lubang untuk mengurangi kemungkinan kontaminasi debu dari luar, namun tanpa mengganggu proses penyiraman dan pertumbuhan tanaman willow itu sendiri. Penyiraman dilakukan dengan air hujan yang bersih dari substrat tanah. Percobaan ini dilakukan selama lima tahun. Setelah lima tahun tanaman willow yang semula beratnya 5 pon, naik menjadi 164 pon – 3 ons. Sedangkan tanah dalam pot setelah ditimbang beratnya hanya berkurang 2 ons dari berat semula.
Dari mana tanaman willow tersebut mendapat tambahan berat sekitar 159 pon – 3 ons tersebut? Van Helmont saat itu sampai pada kesimpulan bahwa penambahan berat tanaman willow tersebut bukan berasal dari tanah seperti dugaan ahli sebelumnya, namun berasal dari air siramannya.
Pada tahun 1772, Joseph Pristley dalam percobaannya dengan tikus dalam ruang penyungkup menemukan hal-hal sebagai berikut. Tikus yang ditaruh dalam ruang penyungkup yang tertutup rapat, mati lemas akibat kekurangan oksigen yang mereka perlukan. Tetapi apabila dalam ruangan tersebut ditempatkan tikus dan tumbuhan hijau, maka tikus itu dapat bertahan hidup.
Joseph Pristley menyimpulkan bahwa tumbuhan dapat memberikan O2 yang diperlukan tikus.
Pada tahun 1778, Ingenhoush menemukan bahwa penemuan J. Pristley tersebut akan terjadi bila tanaman tersebut diterangi. Namun bila penyungkup dengan tanaman hijau itu ditaruh ditempat gelap tikus tetap mati. Ini berarti bahwa tumbuhan hijau dapat menghasilkan O2 bila ada sinar.
Seneber (1782) selanjutnya berpendapat bahwa penambahan berat tanaman willow pada percobaan Van Helmont (1648) berasal dari gas CO2 dalam suatu proses yang dibantu sinar dengan pembebasan O2, yang selanjutnya dikenal dengan proses fotosintesis. Produk fotosintesis berupa bahan organik (pati) ditemukan oleh Julius Sachs (1864), dalam suatu eksperimen penyinaran kloroplas dengan sinar matahari.
Hill dan Scarisbrick (1937) menemukan bahwa kloroplas yang dilepaskan dari sel hidup dan diisolasi dapat melepaskan O2 pada keadaan terang apabila tersedia penampung elektron yang berasal dari luar, yaitu ion feri (Fe 3+)dalam penampungan (pengambilan) elektron tersebut. Ion feri yang terdapat dalam klorolas akan direduksi menjadi ion fero (Fe 2+). Proses ini tetap berlangsung selama tersedia penampung elektron tersebut dan sinar, walaupun tanpa CO2. Hill selanjutnya menyatakan bahwa sinar diperlukan untuk memudahkan air menjadi
hidrogen dan oksigen yang disebut reaksi fotolisis.
Samuel Ruben dan Martin Kamen (1941) melalui eksperimennya dengan ganggang hijau Chlorella dan H2O yang mengandung oksigen radioaktif (O18) sebagai perunut (treacer) memperkuat temuan Hill bahwa hasil O2 pada fotosintesis berasal dari O2 pada H2O, dan bukan dari CO2. Hasil deteksi terhadap O2 bebas hasil fotosintesis ternyata O18 yang radio aktif, yang berarti O2 tersebut berasal dari H2O18.
Blackman (1905) menemukan bahwa fiksasi (reduksi) CO2 ke (CH2O)n berlangsung tanpa memerlukan sinar. Dan reaksi ini berlangsung sangat cepat. Dari temuan ini dapat terungkap bahwa proses fotosintesis secara keseluruhan terjadi dalam reaksi terang (memerlukan cahaya) yang selanjutnya dikenal dengan reaksi Hill – Blackman.
Daniel Armon (1954) menemukan bahwa proses transfer energi cahaya yang terjadi dalam kloroplas melalui reaksi ADP dengan Pi menjadi ATP, dalam suatu proses yang disebut fosforilasi fotosintetik atau fotofosforilasi.
Pada tahun 1951 dalam klorofil ditemukan koensim nikotinamida adenine dinukleotida fosfat (NADP+) yang berperan sebagai pereaksi Hill yang dapat mengikat energi (elektron) dari air hasil fotolisis menjadi NADPH yang kaya energi. Energi yang dihasilkan dalam reaksi terang berupa ATP dan NADPH akan dimanfaatkan dalam proses reaksi gelap dalam pembentukan karbohidrat melalui suatu rangkaian reaksi yang panjang yang disebut daur Calvin karena ditemukan oleh Melvin Calvin (1953).
