Większość dobrze poznanych fototrofów jest autotroficzna, zwana też fotoautotrofami, i może wiązać węgiel. Można je odróżnić od chemotrofów, które uzyskują energię poprzez utlenianie donorów elektronów w swoim środowisku. Fotoautotrofy są zdolne do syntezy własnego pożywienia z substancji nieorganicznych, wykorzystując światło jako źródło energii. Rośliny zielone i bakterie fotosyntetyzujące są fotoautotrofami. Organizmy fotoautotroficzne są czasami określane jako holofityczne. Takie organizmy czerpią energię do syntezy pożywienia ze światła i są zdolne do wykorzystywania dwutlenku węgla jako głównego źródła węgla.
Tlenowe organizmy fotosyntetyzujące wykorzystują chlorofil do wychwytywania energii świetlnej i utleniają wodę, „rozszczepiając” ją na tlen cząsteczkowy. W przeciwieństwie do nich, anoksygeniczne bakterie fotosyntetyzujące posiadają substancję zwaną bakteriochlorofilem – która absorbuje głównie przy nieoptycznych długościach fal – do wychwytywania energii świetlnej, żyją w środowiskach wodnych i przy użyciu światła utleniają substancje chemiczne, takie jak siarkowodór, a nie wodę.
Edycja ekologii
W kontekście ekologicznym, fototrofy są często źródłem pożywienia dla sąsiednich organizmów heterotroficznych. W środowiskach lądowych dominują rośliny, podczas gdy środowiska wodne obejmują szereg organizmów fototroficznych, takich jak glony (np. kelp), inne protisty (takie jak euglena), fitoplankton i bakterie (takie jak cyjanobakterie). Głębokość, do której światło słoneczne lub sztuczne może przenikać do wody, tak że może zachodzić fotosynteza, jest znana jako strefa fotyczna.
Cyjanobakterie, które są organizmami prokariotycznymi przeprowadzającymi fotosyntezę tlenową, zajmują wiele warunków środowiskowych, w tym wody słodkie, morza, gleby i porosty. Cyjanobakterie przeprowadzają fotosyntezę podobną do roślin, ponieważ organelle w roślinach, które przeprowadzają fotosyntezę, pochodzą z endosymbiotycznej cyjanobakterii. Bakteria ta może wykorzystywać wodę jako źródło elektronów w celu przeprowadzenia reakcji redukcji CO2. Ewolucyjnie, zdolność cyjanobakterii do przetrwania w warunkach tlenowych, które są uważane za toksyczne dla większości bakterii beztlenowych, mogła dać bakteriom przewagę adaptacyjną, która mogła pozwolić cyjanobakteriom na bardziej efektywne zasiedlenie.