واکنش هایی که در استروما انجام می شوند.
چون نیاز به نور ندارند، واکنش های تاریکی نامیده می شوند. واکنش های نوری و تاریکی فتوسنتز هر دو در روز انجام می شوند.
در جریان واکنش های تاریکی Co2 تثبیت شده و هیدرات کربن و آب تولید می شود. واکنش های تاریکی در داخل استروما صورت می گیرد.
چرخه احیای کربن را سیکل کالوین می گویند. چرخه کالوین دارای سه مرحله کلی است:
1- کربوکسیلاسیون ریبولوز 1 و 5 بی فسفات و تشکیل دو مولکول 3 – فسفوگلیسرات
2- احیای 3 – فسسفوگلیسرات به گلیسر آلدئید 3 – فسفات
3- تشکیل ریبولوز 1 و 5 بی فسفات از گلیسرآلدئید3 – فسفات

Co2 از طریق واکنش با 1 و 5 بی فسفات وارد چرخه تثبیت کربن شده و به 2 مولکول 3 – فسفات گلیسرات تبدیل می شود. این واکنش بوسیله آنزیم ریبولوز بی فسفات کربوکسیلاز (RUBPC) که به اختصار به آن رابیسکو می گویند، کاتالیز می شود.
در جریان تبدیل ریبولوز 5 – فسفات به ریبولوز 1 و 5 بی فسفات، یک مولکول ATP به ADP تبدیل می شود که گروه فسفات خود را به ریبولوز 5 – فسفات منتقل می کند.
همچنین در جریان تبدیل 3 – فسفات گلیسرات اسید به 3 – فسفو گلیسر آلدئید، مولکول NADPH  و ATP مصرف می شوند.
برای هر چرخه کلوین و تثبیت یک مولکول Co2 نیاز به 3 مولکول ATP و 2 مولکول NADPH است.