人工光合作用，是根據自然光合作用原理，模擬光合作用部分或全部過程，將陽光、水、二氧化碳轉化為氧氣、碳水化合物的過程。人工光合作用的作用主要有以下三點：
　　第一，二氧化碳是大氣的組成部分，在自然界中含量豐富，煤炭、石油、天然氣等能源在燃燒過程中，會排放出大量二氧化碳造成溫室效應，隨著人口增加、工業(yè)發(fā)展、汽車保有量增多，能源消耗量不斷攀升，二氧化碳大量產生對生態(tài)環(huán)境造成危害。人工光合作用以二氧化碳為原料，利用太陽能將其轉化為其他物質，可有效減少大氣中的二氧化碳含量，解決氣候變暖問題。
　　第二，理論上來講，人工光合作用可利用太陽能將二氧化碳、水轉化為淀粉、蔗糖，通俗來講可以制造糧食。根據世界糧食計劃署發(fā)布的《2021-2025年中國人工光合作用市場可行性研究報告》顯示，2020年，全球55個國家/地區(qū)至少有1.55億人在“危機”級別或更嚴重的程度經歷嚴重的糧食不安全狀況。人工光合作用可解決糧食危機問題。
　　第三，為“星際移民”計劃奠定基礎，例如移民到火星，火星上氧氣含量極少，但二氧化碳含量極為豐富，未來遙遠的“火星移民”計劃中，人工光合作用可制造氧氣，為人類提供生存環(huán)境。
　　以上人工光合作用的三個作用中，除第三點外，前兩者目前均有迫切需求，且理論上來講，人工光合作用能量轉換效率較自然光合作用更高，具有較高實用價值，因此包括美國、德國、法國、日本、韓國、中國等在內的多個國家均在對其進行研究。
　　在我國，人工光合作用相關技術專利申請數量不斷增多，研究成果不斷增加。2021年9月，中科院天津工業(yè)生物所團隊在人工合成淀粉方面取得重大突破，以二氧化碳為原料，不依賴植物光合作用，在國際上首次實現了二氧化碳到淀粉的人工合成，合成的淀粉分子與天然淀粉分子的結構組成一致。這對我國保障糧食安全、實現“碳中和”具有積極意義。
　　短期來看，現階段人工光合作用主要在實驗室中實現，例如人工合成淀粉僅能夠極少量生產，無法實現商業(yè)化應用，長期來看，隨著科技不斷進步、技術研究不斷深入，人工光合作用有望實現規(guī)模化生產，但這一過程長遠。