Pada tumbuhan C4 fotosintesis berlangsung di kloroplas dari sel mesofil berdinding tipis dan asam 4-karbon diserahkan ke sel selubung bundel berdinding tebal di mana siklus Calvin terjadi di kloroplas sel kedua. Ini melindungi Siklus Calvin dari efek fotorespirasi. Dengan cara ini, karbon dioksida dari udara dan air dari tanah dalam keadaan yang lebih tidak teratur digabungkan untuk membentuk molekul gula yang lebih teratur. Karbon dioksida ditangkap dalam siklus reaksi yang dikenal sebagai siklus Calvin atau siklus Calvin-Benson setelah penemunya. Ini juga dikenal sebagai siklus C3 saja.