Ähnlich wie bei Photosystem II werden auch bei Photosystem I Photonen von Pigmentmolekülen im Lichtsammelkomplex absorbiert, um Energie an sein Reaktionszentrum weiterzuleiten und nach der Oxidation wird ein hochenergetisches Elektron an den primären Elektronenakzeptor weitergeleitet. Dieses Mal werden jedoch fehlende Elektronen aus dem Chlorophyll-A-Paar durch Elektronen ersetzt, die vom Photosystem II durch die Elektronentransportkette wandern. Vom Trägermolekül Plastochinon zum dualen Protein-Cytochrom-Komplex zu einem anderen Protein Plastocyanin. Die Energie, die durch diesen Prozess freigesetzt wird, wird verwendet, um Protonen durch den Cytochromkomplex in den Thylakoidraum zu pumpen, wodurch ein Protonengradient erzeugt wird, der ATP durch Chemiosmose erzeugt. Sobald das Elektron dieses Reaktionszentrum passiert, gelangt es in die zweite Elektronentransportkette, beginnend mit dem Proteinkomplex Ferredoxin. Von hier aus wird das einzelne Elektron von NADP+ Reduktase zusammen mit einem anderen Elektron aufgenommen und Protonen bilden letztendlich das Energieprodukt NADPH.