光合效率指的是在一定光强度下所能引起的光合作用反应的多少（例如放氧量或二氧化碳的吸收量），一般以量子效率表示，即一个光量子所引起的光合作用反应的多少；量子效率亦称量子产额，量子效率的倒数称为量子需要量。

光合效率（Photosynthetic efficiency）)亦称“净同化率”。衡量光合效率的指标：在一定时间内，植物干重增长量与叶面积的比例，单位为克/（平方米/日），它比实际光合强度稍低（因为要减去夜间呼吸的消耗）。植物光合效率与叶片年龄密切相关。初展的幼叶，呼吸作用旺盛，光合效率很低，至定型时达最大值，随后又趋下降。

光合作用过程中，每分解一个水分子，释放一个O2分子，需转移4个电子，而每个电子的转移要通过两个受激发的色素系统（光系统）接力进行，因而理论上量子需要量不会小于8。对光合有效辐射（波长范围大约为380～720纳米）来说，量子效率（或量子需要量）的数值受波长的影响不大，因而便于不同颜色光下测定的数值的比较。但按能量计算时，则由于每一光量子的能量与波长成反比，1摩尔短波光所含能量比1摩尔长波光多，而同化1摩尔CO2所需的摩尔数却相同，能量转化效率就比长波光低。例如每个摩尔的波长为680纳米的红光和波长为420纳米的紫光分别含能180千焦耳和297千焦耳，10摩尔则分别含1800千焦耳和 2 970千焦耳，却都形成含热量 468.9千焦耳的 1摩尔碳水化合物（CH2O），所以其能量利用率分别为26%和16%。白光包括从380～720纳米的各种波长的光量子，其能量利用率约为 20%，这是叶绿素所吸收的光量子的理论最高能量利用率。

农业和生态学关心的是照射到单位面积土地上的日光能中有多少被转化成化学能，贮存在干物质中。这个过程除上面所说最高量子效率转化时无法避免的能量损失外，还受许多其他降低效率的因素的影响。下表是经依次计算各项因素的影响后的日光能转化效率的数值。此外，还有以下几项损失也时常发生：①日光光强过高，空气中羧化反应底物CO2的浓度偏低，使量子需要量超过10。②植物苗期地面覆盖不全，日光漏射到地面，衰老时光合能力衰退，光合效率降低。③环境不利因素如温度过高或过低、水分不足、无机养分不足，使叶面积指数及其效能下降。田间作物植被在光合层建成后的最佳期间，日光能的利用率可达3～4%，整个植物生长季的光能利用率约为1～2%，全球表面平均则为0.1%，极端不利条件如沙漠、冻土地区接近于0。

对实际光能利用率的分析，有助于分析降低光能利用率的因素，估计其影响大小，并寻求克服这些因素以提高干物质（生物量）积累的途径。其中选择适当的轮作制度和适宜的品种，增加水肥供应以加速叶面积伸展，从而延长土地充分覆盖的时期，是农业上的重要措施。在温室内或薄膜覆盖时，可更大程度地控制温度，还可增加CO2，以进一步提高光能利用率。