Ključna razlika između biljaka C3 i C4 je u tome što biljke C3 tvore spoj od tri ugljika kao prvi stabilni produkt tamne reakcije, dok biljke C4 formiraju spoj od četiri ugljika kao prvi stabilni produkt tamne reakcije.
Fotosinteza je postupak vođen svjetlošću koji pretvara ugljični dioksid i vodu u energetski bogate šećere u biljkama, algama i cijanobakterijama. Tijekom svjetlosne reakcije fotosinteze dolazi do fotolize molekula vode. Kao rezultat fotolize vode, kisik se oslobađa kao nusprodukt. Nakon svjetlosne reakcije započinje tamna reakcija koja sintetizira ugljikohidrate fiksiranjem ugljičnog dioksida. Međutim, kisik generiran svjetlosnom reakcijom može se povezati s glavnim enzimom tamne reakcije, koji je RuBP oksigenaza-karboksilaza (Rubisco), i provesti foto respiracije. Fotorespiracija je proces koji troši energiju i smanjuje sintezu ugljikohidrata. Stoga, kako bi se spriječilo foto disanje, postoje tri različita načina na koje se u biljkama javlja tamna reakcija kako bi se spriječio susret kisika s Rubiscom. Stoga,ovisno o načinu odvijanja mračne reakcije, postoje 3 vrste biljaka; naime, C3 biljke, C4 biljke i CAM biljke.
