Kohlenstofffixierung, auch als Kohlenstoffassimilation bezeichnet, ist ein Prozess, bei dem Kohlendioxid von einem lebenden Organismus in eine organische Verbindung umgewandelt wird. Ein Beispiel für die Kohlenstofffixierung ist die Photosynthese.
Bei der Photosynthese wird der Kohlenstoff von einer anorganischen Form (Kohlendioxid) in eine organische Form überführt. Dies geschieht, wenn Pflanzen Sonnenenergie nutzen, um Kohlendioxid und Wasser in Glukose (organische Form) umzuwandeln. Bei der Photosynthese dringt das Kohlendioxid in die Blätter der Pflanzen ein und diffundiert dann in die Mesophyllzellen. Der Kohlenstoff diffundiert dann in das Stroma der Chloroplasten, und hier findet die Lichtreaktion der Photosynthese statt. Die Kohlenstofffixierung ist die erste Stufe im Calvin-Zyklus der Fixierung, Reduktion und Regeneration.