Fotosistem II, ışık enerjisini topladığı tilakoid membranın içine yerleştirilmiş çok proteinli bir komplekstir. Klorofil molekülleri, fotosistem II'nin reaksiyon merkezinde belirli bir klorofila çifti moleküllerine enerji aktarır. burada, klorofila molekülleri bir elektronu (oksidasyon) kaybederek birincil elektron alıcısına aktarır. Verilen elektronlar elektron taşıma zincirinden fotosistem I'e geçer. Bir su molekülünün bölünmesi bir oksijen atomu, iki proton (H+) ve iki elektron serbest bırakır. Elektronlar, reaksiyon merkezindeki iki klorofila molekülünün bağışlanan elektronlarının yerini alır. Oksijen atomu hemen başka bir oksijen atomu ile reaksiyona girerek atmosfere salınan O2 üretir. Protonlar, kemiosmoz adı verilen bir süreçte ATP sentezini harekete geçiren tilakoid membran boyunca bir konsantrasyon gradyanı biriktirir ve oluşturur.
Çok proteinli kompleks olan Fotosistem II, fotonları toplar ve bağlı pigmentleri klorofil a ve b ve karotenoidler yoluyla enerji aktarır. Karotenoidler, aksi takdirde bitki dokusuna zarar verebilecek büyük miktarda enerjiyi dağıtmaya yardımcı oldukları için koruyucu bir işleve sahiptir.
Enerji, reaksiyon merkezi adı verilen bir bölgede bir çift özel klorofil a molekülüne ulaşana kadar klorofil molekülünden klorofil molekülüne geçer. Reaksiyon merkezi, 680 nm dalga boyunda ışığı emdiği için P680 olarak da bilinir. Enerji, bir klorofil molekülünden (oksidasyon) bir elektronu kıracak kadar güçlüdür. Serbest elektron, fotoakt adı verilen bir işlemde birincil elektron alıcı molekülüne aktarılır. Reaksiyon merkezindeki klorofila elektronu, bir su molekülünün bölünmesinde salınan iki elektrondan biri ile değiştirilir.
Fotosistem II'deki suyun bölünmesi, ikinci bir oksijen atomu ile birleşen bir oksijen atomu da üretir. Ortaya çıkan O2 atmosfere kaçar. Reaksiyon ayrıca, ATP sentaz adı verilen özel, yarı geçirgen bir protein kanalına güç sağlamak için bir konsantrasyon gradyanı oluşturan ve oluşturan iki proton ( H+) oluşturur. Tilakoid’deki yüksek bir konsantrasyondan, kanaldan stromadaki daha düşük bir konsantrasyon alanına hareket eden protonların süreci kemiosmoz olarak adlandırılır. Kemiosmoz, ATP sentazının ATP enerji molekülünü oluşturmak için ADP’ye üçüncü bir fosfat grubu eklemesine izin veren enerji yaratır.
