C4植物是从C3植物进化而来的一种高光效种类，与C3植物相比，它具有在高光强，高温及低CO2浓度下，保持高光效的能力。
C4植物固定CO2的酶为磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)，与C3作物中RuBPCase相比，PEPCase对CO2的亲和力高。 C4植物的细胞分化为叶肉细胞和鞘细胞,而光合酶在两类细胞中的分布不同，如PEPCase在叶肉细胞固定CO2,生成草酰乙酸(OAA),OAA进一步转化为苹果酸(Mal),Mal进入鞘细胞,脱羧,被位于鞘细胞内的RuBPCase羧化,重新进入卡尔文循环。
