Hovedforskellen mellem C3- og C4-planter er, at C3-planterne danner en tre-carbon-forbindelse som det første stabile produkt af den mørke reaktion, mens C4-planterne danner en fire-carbon-forbindelse som det første stabile produkt af den mørke reaktion.
Fotosyntese er en lysdrevet proces, der omdanner kuldioxid og vand til energirige sukkerarter i planter, alger og cyanobakterier. Under lysreaktionen af fotosyntese forekommer fotolyse af vandmolekyler. Som et resultat af fotolyse af vand frigøres ilt som et biprodukt. Efter den lette reaktion starter den mørke reaktion, og den syntetiserer kulhydrater ved at fiksere kuldioxid. Imidlertid kan ilt genereret fra lysreaktionen binde til hovedenzymet i den mørke reaktion, som er RuBP oxygenase-carboxylase (Rubisco) og udføre fotorespiration. Fotorespiration er en proces, der spilder energi og nedsætter kulhydratsyntese. Derfor er der for at forhindre fotorespiration tre forskellige måder, hvorpå mørk reaktion forekommer i planter for at forhindre mødet af ilt med Rubisco. Derforafhængigt af den måde, hvor mørk reaktion finder sted, er der 3 typer planter; nemlig C3-planter, C4-planter og CAM-planter.
