Photoautotrophie ist die Nutzung von Licht als Energiequelle bei Autotrophie. Lebewesen mit dieser Fähigkeit nennt man photoautotroph. Fast alle Pflanzen und Algen sowie einige Bakterien, wie z. B. Schwefelpurpurbakterien und Grüne Schwefelbakterien, wandeln mit Hilfe von Chlorophyll-haltigen Systemen Lichtenergie in chemische Energie (ATP) um (Phototrophie), die sie zum Aufbau von Bau- und Reservestoffen aus anorganischen Stoffen verwenden (siehe Photosynthese). Bei der oxygenen Photosynthese wird für Reduktionen bei der Assimilation von Kohlenstoffdioxid Wasserstoff aus Wasser gewonnen und der nicht benötigte Sauerstoff des Wassers als molekularer Sauerstoff (O2) freigesetzt, den heterotrophe Lebewesen zur Atmung nutzen.