C3類植物
通過C3途徑固定CO2的植物稱為C3植物，它們行光合作用所得的淀粉會貯存在葉肉細胞中，因為這是卡爾文循環的場所。C3類植物屬于高光呼吸植物類型，光合速率較低，其種類多，分布廣，多生長于暖濕條件，如大多數樹木、植物類糧食、煙草等。
C4類植物
通過C4途徑固定CO2的植物稱為C4植物，它們主要是那些生活在干旱熱帶地區的植物。在這種環境中，植物若長時間開放氣孔吸收二氧化碳，會導致水分通過蒸騰作用過快的流失。所以，植物只能短時間開放氣孔，二氧化碳的攝入量必然少。植物必須利用這少量的二氧化碳進行光合作用，合成自身生長所需的物質。
C4類植物的生物學特性與C3類植物有很大差異，它們比C3植物具有更高的水分利用效率和氮素利用效率。在C4植物葉肉細胞中，含有獨特的酶，即磷酸烯醇式丙酮酸碳氧化酶，使得二氧化碳先被一種三碳化合物磷酸烯醇式丙酮酸同化，形成四碳化合物草酰乙酸，這也是該暗反應類型名稱的由來。這種類型的優點是：二氧化碳固定效率比C3高很多，有利于植物在干旱環境生長。C4植物的淀粉將會貯存于維管束鞘細胞內，因為C4植物的卡爾文循環是在此發生的。C4類植物種類少，分布受限制，適合生長于高溫偏干的氣候條件，雜草多屬C4類植物。
CAM類植物
如果說C4植物是空間上錯開二氧化碳的固定和卡爾文循環的話，那景天酸代謝（crassulacean acid metabolism，CAM）就是時間上錯開這兩者。行使這一途徑的植物，是那些有著膨大肉質葉子的植物，如鳳梨。這些植物晚上開放氣孔，吸收二氧化碳，同樣經哈奇-斯萊克途徑將CO2固定。早上的時候氣孔關閉，避免水分流失過快。同時在葉肉細胞中卡爾文循環開始。這些植物二氧化碳的固定效率也很高。
藻類和細菌
真核藻類，如紅藻、綠藻、褐藻等，和高等植物一樣具有葉綠體，也能夠進行產氧光合作用。光被葉綠素吸收，而很多藻類的葉綠體中還具有其它不同的色素，賦予了它們不同的顏色。
進行光合作用的細菌不具有葉綠體，而直接由細胞本身進行。屬于原核生物的藍藻（或者稱“藍細菌”）同樣含有葉綠素，和葉綠體一樣進行產氧光合作用。事實上，普遍認為葉綠體是由藍藻進化而來的。其它光合細菌具有多種多樣的色素，稱作細菌葉綠素或菌綠素，但不氧化水生成氧氣，而以其它物質（如硫化氫、硫或氫氣）作為電子供體。不產氧光合細菌包括紫硫細菌、紫非硫細菌、綠硫細菌、綠非硫細菌和太陽桿菌等。
2018年6月，美國《科學》雜志刊登的一項新研究表明，藍藻可利用近紅外光進行光合作用，其機制與之前了解的光合作用不同。這一發現有望為尋找外星生命和改良作物帶來新思路。新研究發現，上述藍藻在有可見光的情況下，會正常利用“ 葉綠素- a ”進行光合作用，但如果處在陰暗環境中，缺少可見光時，就會轉為利用“ 葉綠素- f ”，使用近紅外光進行光合作用。