Oksygenisk fotosyntese krever at det er to fotosystemer (fotosystem 2 og fotosystem 1) som virker i serie. Oksygenisk fotosyntese hos autotrofe organismer lager organiske molekyler gir starten på næringskjeder i organismene i alle Jordens økosystemer.
De første organismene som hadde oksygenproduserende fotosyntese oppstod på Jorden ved for ca. 2.3 til 2.5 milliarder år, Stromatolitter og båndformete jernleier hvor toverdig (divalent) ferrojern (Fe2+, Fe(II)) ble oksidert av oksygen til tungtløselig treverdig (trivalent) ferrijern (Fe3+, Fe(III)) har vist at kanskje oksygenproduserende blågrønnbakterier fantes allerede for 3.4 milliarder år siden, fra symbiose mellom to grupper anoksiske og anoksygeniske fotosyntetiserende prokaryoter (bakterier) som brukte hydrogen (H2), hydrogensulfid (H2S) eller ferrojern som elektrondonor. Oksygenproduserende fotosyntese laget en revolusjon i evolusjonen av livet på Jorden fordi cellerespirasjon med oksygen som elektronakseptor frigir store mengder metabolsk energi sammenlignet med andre elektronakseptorer.