Fotorespirasi melibatkan jaringan reaksi enzim kompleks yang bertukar metabolit antara kloroplas, peroksisom daun, dan mitokondria. Fotorespirasi, proses metabolisme tumbuhan di mana enzim RuBisCo mengoksidasi RuBP, menyebabkan sebagian energi yang dihasilkan oleh fotosintesis menjadi sia-sia. Fotorespirasi terjadi ketika kadar karbon dioksida di dalam daun menjadi rendah. Ini terjadi pada musim kemarau yang panas ketika tanaman dan terpaksa menutup stomata-nya untuk mencegah kehilangan air berlebih.

Fotorespirasi mungkin diperlukan untuk asimilasi nitrat dari tanah. Jalur fotorespirasi mempengaruhi berbagai proses dari bioenergi, fungsi Fotosistem II, dan metabolisme karbon hingga asimilasi nitrogen dan respirasi. Ini juga merupakan sumber utama hidrogen peroksida dalam sel fotosintesis. Melalui produksi hidrogen peroksida dan interaksi nukleotida piridin, fotorespirasi membuat kontribusi kunci untuk homeostasis redoks seluler. Dengan melakukan hal itu memengaruhi banyak jalur pensinyalan, khususnya yang mengatur respons hormon tanaman yang mengendalikan pertumbuhan, respons lingkungan dan pertahanan, serta kematian sel yang terprogram. Meskipun fotorespirasi sangat berkurang pada spesies C4, itu masih merupakan jalur penting.