人工光合作用，是根据自然光合作用原理，模拟光合作用部分或全部过程，将阳光、水、二氧化碳转化为氧气、碳水化合物的过程。人工光合作用的作用主要有以下三点：
　　第一，二氧化碳是大气的组成部分，在自然界中含量丰富，煤炭、石油、天然气等能源在燃烧过程中，会排放出大量二氧化碳造成温室效应，随着人口增加、工业发展、汽车保有量增多，能源消耗量不断攀升，二氧化碳大量产生对生态环境造成危害。人工光合作用以二氧化碳为原料，利用太阳能将其转化为其他物质，可有效减少大气中的二氧化碳含量，解决气候变暖问题。
　　第二，理论上来讲，人工光合作用可利用太阳能将二氧化碳、水转化为淀粉、蔗糖，通俗来讲可以制造粮食。根据世界粮食计划署发布的《2021-2025年中国人工光合作用市场可行性研究报告》显示，2020年，全球55个国家/地区至少有1.55亿人在“危机”级别或更严重的程度经历严重的粮食不安全状况。人工光合作用可解决粮食危机问题。
　　第三，为“星际移民”计划奠定基础，例如移民到火星，火星上氧气含量极少，但二氧化碳含量极为丰富，未来遥远的“火星移民”计划中，人工光合作用可制造氧气，为人类提供生存环境。
　　以上人工光合作用的三个作用中，除第三点外，前两者目前均有迫切需求，且理论上来讲，人工光合作用能量转换效率较自然光合作用更高，具有较高实用价值，因此包括美国、德国、法国、日本、韩国、中国等在内的多个国家均在对其进行研究。
　　在我国，人工光合作用相关技术专利申请数量不断增多，研究成果不断增加。2021年9月，中科院天津工业生物所团队在人工合成淀粉方面取得重大突破，以二氧化碳为原料，不依赖植物光合作用，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的人工合成，合成的淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。这对我国保障粮食安全、实现“碳中和”具有积极意义。
　　短期来看，现阶段人工光合作用主要在实验室中实现，例如人工合成淀粉仅能够极少量生产，无法实现商业化应用，长期来看，随着科技不断进步、技术研究不断深入，人工光合作用有望实现规模化生产，但这一过程长远。