Pha tối và pha sáng là hai giai đoạn quan trọng của quá trình quang hợp ở thực vật. Pha tối (hay còn gọi là chu trình Calvin) không trực tiếp sử dụng ánh sáng, nhưng nó lại phụ thuộc vào các sản phẩm được tạo ra từ pha sáng. Cụ thể, trong pha tối, cây sử dụng ATP và NADPH được tổng hợp từ pha sáng để thực hiện chuyển hóa CO₂ thành các hợp chất hữu cơ, chủ yếu là glucose. ATP cung cấp năng lượng cho các phản ứng sinh hóa diễn ra trong pha tối, còn NADPH đóng vai trò là chất khử, tham gia vào việc chuyển electron giúp khử CO₂ thành cacbohydrat. Nếu không có sản phẩm từ pha sáng, pha tối không thể tiếp tục vì thiếu nguyên liệu cần thiết để tổng hợp chất hữu cơ.

Thực chất, mối quan hệ giữa hai pha này rất chặt chẽ, tạo thành một chu trình liên hoàn giúp cây vừa hấp thụ được năng lượng từ ánh sáng Mặt Trời, vừa biến đổi nó thành dạng năng lượng hóa học dễ sử dụng hơn cho tế bào. Khi ánh sáng chiếu vào lá cây, pha sáng diễn ra ở lục lạp, giải phóng năng lượng và tạo các phân tử ATP, NADPH. Sau đó, pha tối tiếp nhận và sử dụng chính những năng lượng này để tiến hành các bước cố định carbon, tổng hợp đường và các hợp chất hữu cơ khác. Như vậy, có thể nói rằng vai trò cung cấp của pha tối đối với pha sáng chủ yếu nằm ở việc sử dụng các sản phẩm trung gian do pha sáng tạo ra.

Bên cạnh đó, sự liên kết giữa pha tối và pha sáng còn thể hiện ở khả năng điều tiết hoạt động quang hợp theo nhu cầu và điều kiện môi trường. Khi nguồn sáng đủ mạnh, pha sáng tăng cường sản xuất ATP và NADPH, thúc đẩy diễn ra pha tối mạnh mẽ hơn, giúp cây phát triển nhanh. Ngược lại, khi ánh sáng yếu hoặc thiếu, lượng ATP và NADPH giảm, pha tối cũng chậm lại. Việc pha tối sử dụng "nguồn cung" từ pha sáng đóng vai trò cốt lõi, đảm bảo sự phối hợp nhịp nhàng, hiệu quả giữa các giai đoạn của quá trình quang hợp, từ đó duy trì sự sống của thực vật luôn ổn định trong các điều kiện tự nhiên khác nhau.