El ATP y el NADPH producidos por las reacciones luminosas actúan en la síntesis del azúcar en el ciclo de Calvin. En la animación del ciclo de Calvin, tres moléculas de CO2 se suman a tres moléculas de ribulosa difosfato (RuBP), un azúcar de 5 carbonos presente en el estroma. Tenemos un total de 18 carbonos en el ciclo (tres del CO2 y 15 de las tres moléculas del RuBP). Como las tres moléculas del RuBP aceptan una molécula de bióxido de carbono, inmediatamente se rompen en seis moléculas de tres carbonos de ácido fosfoglicérico (PGA).

El ciclo de Calvin pasa la energía química generada por las reacciones luminosas: ATP fosforilatos (agrega fosfato) al PGA; y el compuesto resultante es reducido por el NADPH. El producto es un azúcar de tres carbonos llamado gliceraldehido-3-fosfato (GP). De las seis moléculas de GP formadas, solamente una representa salida neta de azúcar. Las otras cinco moléculas de GP son usadas para regenerar la molécula de cinco carbonos de RuBP para mantener el ciclo.

El ciclo de Calvin utiliza ATP y NADPH para convertir tres moléculas de CO2 a una molécula de un azúcar con tres carbonos. La planta usa esta pequeña azúcar, para hacer azúcares más grandes como la glucosa y muchos otros compuestos orgánicos. El principal papel de las reacciones luminosas, es el de recargar al estroma con el ATP y el NADPH requerido por el ciclo de Calvin