etap procesu fotosyntezy zachodzący w stromie chloroplastów, nie wymaga obecności światła. W tej fazie siła asymilacyjna w postaci ATP i NADPH, wytworzona podczas fazy jasnej, jest wykorzystywana do wiązania dwutlenku węgla i syntezy związków organicznych, głównie glukozy. Cykl Calvina składa się z trzech etapów: karboksylacji (związanie CO₂ z rybulozo-1,5-bisfosforanem (RuBP) – powstaje kwas 3-fosfoglicerynowy (3-PGA)), redukcji (przekształcenie 3-PGA w aldehyd 3-fosfoglicerynowy (G3P) przy użyciu ATP i NADPH) i regeneracji (odtworzenie RuBP). W fazie ciemnej fotosyntezy następuje 6 obrotów cyklu Calvina.