Il ciclo di Calvin (dal nome dello scopritore) costituisce la serie di reazioni più importanti della fase oscura della fotosintesi; si tratta di reazioni cicliche (in cui i prodotti sono a loro volta reagenti) che non dipendono direttamente dalla luce solare e si svolgono nello stroma di un cloroplasto.

Usando la CO₂ atmosferica, l’ATP e il NADPH prodotto dalle reazioni della fase luminosa della fotosintesi, il ciclo di Calvin produce molecole di gliceraldeide-3-fosfato (G3P) ricche di energia, che possono essere trasformate in amido, acidi grassi, aminoacidi attraverso una serie di reazioni che si svolgono nello stroma del cloroplasto.

Una parte di tale composto può essere trasportata nel citoplasma dove, trasformata in glucosio-6-fosfato e fruttosio-6-fosfato, partecipa alla glicolisi o si trasforma in saccarosio (disaccaride di glucosio + fruttosio). In questa veste può essere portato, attraverso i vasi delle piante, in tutte le cellule vegetali che non operano la fotosintesi, svolgendo lo stesso ruolo del glucosio nelle cellule animali, cioè partecipando alla respirazione cellulare.