呼吸作用氧化分解有機物（如葡萄糖），生成二氧化碳和水：
葡萄糖 + 氧 → 二氧化碳 + 水
光合作用利用環境中的二氧化碳，合成葡萄糖，光解水並釋出氧氣：
二氧化碳 + 水 → 葡萄糖 + 氧
呼吸作用的原料是光合作用的產物，呼吸作用的產物是光合作用的原料。但是，呼吸作用和光合作用並不互為逆反應，因為上述反應式均為綜合化學反應式，當中包含了許多由酶催化的中間過程。
呼吸作用的能量流動方向：
葡萄糖中的化學能 → 熱 + ATP
光合作用的能量流動方向：
光能 → ATP + NADPH 中的化學能 → 葡萄糖中的化學能
試填寫下表，以比較呼吸作用和光合作用的相異和相同之處：
| 呼吸作用 | 光合作用 | ||
|---|---|---|---|
| 相異之處 | 參與細胞 |
|
|
| 進行場所 |
|
|
|
| 代謝種類 |
|
|
|
| 反應種類 |
|
|
|
| 原料 |
|
|
|
| 產物 |
|
|
|
| 中間循環過程 | 克雷伯氏循環：有機物分解並釋放二氧化碳，生成 NADH 、 FADH 和 ATP 。 | 卡爾文循環：五碳化合物固定二氧化碳，消耗 NADPH 和 ATP 。 | |
| ATP 的形成 | a. 氧化磷酸化：NADH 和 FADH 中的能量，經線粒體內膜上的電子傳遞鏈，轉化到 ATP 中。 b. 糖酵解過程直接形成 ATP 。 | 光磷酸化：光能被光合色素吸收後，經類囊體膜上的電子傳遞鏈，轉化到 ATP 中。 | |
| H 的來源 | NADH 和 FADH | 水：水光解釋放 H 和氧 | |
| H 的去向 | 氧：與 H 結合生成水。 | 卡爾文循環中的三碳化合物， PGA 。 | |
| 相似之處 | 電子載體 | 兩個過程都有一系列的電子和氫載體（NADPH 和 NADH） | |
| ATP 合成 | 電子經電子傳遞鏈釋放的能量，均用於合成 ATP 。 ATP 是兩個過程的關鍵能量載體。 | ||
| 循環過程 | 都有循環過程（克雷伯氏循環和卡爾文循環）參與，保證相關物質的供應，使這兩個過程都能循環進行。 | ||