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  光系統的核心是反應中心,它是一種利用光來還原分子(提供電子)的酶。該反應中心被光捕獲複合物包圍,以增強光的吸收。  在光系統中有兩種反應中心:I型反應中心(例如葉綠體中的光系統I ( P700 )和綠硫細菌)和II型反應中心(例如葉綠體中的光系統II ( P680 )和非硫紫色菌)。  每個光系統可以通過其最具反應性的光的波長 (對於葉綠體中的PSI和PSII分別為700和680奈米),光捕獲複合物的數量和型別以及所用的末端電子受體的型別來區分。  I型光系統使用鐵氧化物樣鐵-硫簇蛋白作為末端電子受體,而II型光系統最終將電子穿梭到醌末端電子受體。 兩種反應中心型別都存在於葉綠體和藍細菌中,並且共同形成獨特的光合鏈,能夠從水中提取電子,從而產生作為副產物的氧氣。

  反應中心包含幾(多於24或多於33)個蛋白質亞基,其為一系列輔因子提供支架。輔因子可以是色素(如葉綠素、脫鎂葉綠素、類胡蘿蔔素 )、醌或鐵硫簇。

  對於含氧光合作用,需要光系統I和II。有氧光合作用可以通過植物和藍細菌進行;藍細菌被認為是含有光系統的真核生物葉綠體的祖細胞 。 不能產生氧氣的光合細菌具有與之相似的單一光系統 。  當光系統II吸收光時,反應中心葉綠素中的電子被激發到更高的能級並被初級電子受體捕獲。  光激發的電子通過設定在類囊體膜中的電子傳遞鏈穿過到達光系統I。利用這種能量降低(整個過程稱為化學滲透 ),將氫(H )通過膜輸送到類囊體腔中,以提供類囊體腔腔與葉綠體基質之間的潛在能量差異,相當於可用於產生ATP的質子動力。 質子由質體醌運輸。 如果電子僅通過一次,則該過程稱為非迴圈光合磷酸化。  當電子到達光系統I時,它填充光系統I的反應中心葉綠素的電子缺陷。當ATP合酶將存在於管腔中的質子通過膜轉運到基質時產生ATP。電子可以繼續通過PS I周圍的迴圈電子傳遞或通過鐵氧還蛋白傳遞給酶NADP 還原酶。將電子和氫離子加入NADP 中以形成NADPH。 這種還原劑被輸送到卡爾文迴圈,與3-磷酸甘油鹽一起與ATP反應生成甘油醛3-磷酸,這是植物可以製造各種物質的基本構件。
光系統是參與光合作用的蛋白質複合物的功能和結構單元,一起進行光合作用主要的光化學作用:光的吸收和轉移能量和電子。光系統存在於植物、藻類和藍細菌的類囊體膜中。類囊體位於植物和藻類的葉綠體中,以及光合細菌的細胞質膜中。存在兩種光系統:光系統 II和I。