二战之后，美国加州大学贝克利分校的马尔文·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，并与已知化学成份进行比较。
卡尔文在实验中发现，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，如米和麦，二氧化碳经气孔即如叶片后，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。