Perbezaan utama antara tanaman C3 dan C4 adalah bahawa tanaman C3 membentuk sebatian tiga karbon sebagai produk stabil pertama tindak balas gelap sementara tanaman C4 membentuk sebatian empat karbon sebagai produk stabil pertama tindak balas gelap.
Fotosintesis adalah proses yang digerakkan oleh cahaya yang mengubah karbon dioksida dan air menjadi gula yang kaya dengan tenaga pada tumbuhan, alga dan sianobakteria. Semasa tindak balas cahaya fotosintesis, fotolisis molekul air berlaku. Sebagai hasil fotolisis air, oksigen membebaskan sebagai produk sampingan. Selepas tindak balas cahaya, tindak balas gelap bermula dan ia mensintesis karbohidrat dengan menetapkan karbon dioksida. Walau bagaimanapun, oksigen yang dihasilkan dari tindak balas cahaya dapat mengikat dengan enzim utama tindak balas gelap iaitu RuBP oxygenase-karboksilase (Rubisco) dan melakukan fotorespirasi. Fotorespirasi adalah proses yang membuang tenaga dan mengurangkan sintesis karbohidrat. Oleh itu, untuk mengelakkan respirasi fotor, terdapat tiga cara berlainan reaksi gelap pada tumbuhan untuk mengelakkan pertemuan oksigen dengan Rubisco. Oleh itu,bergantung kepada cara tindak balas gelap berlaku, terdapat 3 jenis tanaman; iaitu, tanaman C3, tanaman C4, dan tanaman CAM.
