CO2同化的最初产物是光合碳循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸的植物，称为碳三植物（C3植物），有如小麦、大豆、烟草、棉花等。C3植物比C4植物CO2补偿点高，所以C3植物在CO2含量低的情况下存活率比C4植物来的低。

也叫三碳植物。光合作用中同化二氧化碳的最初产物是三碳化合物3－磷酸甘油酸的植物；碳三植物的光呼吸高，二氧化碳补偿点高，而光合效率低；如小麦、水稻、大豆、棉花等大多数作物。二战后，美国加州大学伯克利分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻，以确定植物在光合作用中如何固定CO2。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟，卡尔文正好在实验中用上此两种技术。

他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中，然后将C14标记的CO2注入容器，培养相当短的时间之后，将藻浸入热的乙醇中杀死细胞，使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物，再通过放射自显影分析放射性上面的斑点，并与已知化学成分进行比较。

标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内，层析纸上就出现放射性的斑点，经与已知化学物比较,斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸（3-phosphoglycerate，PGA），是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子，所以将这种CO2固定途径称为C3途径，将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现，CO2固定的C3途径是一个循环过程，人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。

C3类植物，如稻和麦，二氧化碳经气孔进入叶片后，直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小，不含或含很少叶绿体，卡尔文循环不在这里发生。