Natężenie fotosyntezy zależy zarówno od czynników zewnętrznych, jak i wewnętrznych. Czynnikami zewnętrznymi są czynniki środowiskowe: światło, dwutlenek węgla, temperatura, woda oraz substancje mineralne. Czynniki wewnętrzne wpływające na fotosyntezę są związane z budową organizmu. Należy do nich zawartość chlorofilu w chloroplastach oraz rozmieszczenie chloroplastów w komórkach w zależności od zmian oświetlenia, ponadto ilość i rozmieszczenie aparatów szparkowych, powierzchnia blaszki liściowej, grubość kutykuli.
Natężenie światła ma istotny wpływ na przebieg fotosyntezy. W ciemności faza jasna fotosyntezy nie zachodzi. W miarę wzrostu natężenia światła wzrasta intensywność fotosyntezy, lecz tylko do pewnej wartości, powyżej której intensywność fotosyntezy przestaje być zależna od natężenia światła, a nawet spada, gdyż nadmierne oświetlenie może niszczyć (utleniać) chlorofil. Rośliny przystosowały się do różnych warunków oświetlenia, co przejawia się w odmiennych wymaganiach świetlnych u roślin światłolubnych i cieniolubnych oraz reakcjach roślin w formie fototropizmu i heliotropizmu.
Stężenie dwutlenku węgla w atmosferze wynosi 0,03%. Podwyższenie stężenia CO2, np. w szklarniach, zwiększa intensywność fotosyntezy. W warunkach naturalnych przy wysokich temperaturach zawartość CO2 w chloroplastach spada, co uwarunkowane jest zamykaniem aparatów szparkowych w celu ograniczenia transpiracji. Zachodzi wtedy również proces zwany fotooddychaniem, który dodatkowo obniża intensywność fotosyntezy. Rośliny typu C4 mogą jednak zwiększyć stężenie CO2 w komórkach miękiszu asymilacyjnego, dzięki czemu natężenie fotosyntezy wzrasta. Podobny mechanizm występuje u sukulentów.
Temperatura zbyt niska lub zbyt wysoka może być też czynnikiem ograniczającym fotosyntezę, gdyż rośliny mają różne wymagania termiczne. Stąd optymalne temperatury fotosyntezy dla poszczególnych gatunków są różne. Zbyt wysokie temperatury powodują jednak destrukcję białek enzymatycznych, co ma wpływ na przebieg fazy ciemnej. Natomiast temperatury poniżej 0°C utrudniają przenoszenie protonów przez błony tylakoidów.
Woda jest substratem fotosyntezy. Niedobór wody zaburza procesy metaboliczne, w tym także fotosyntezę, a ograniczając transpirację, powoduje zamykanie aparatów szparkowych.
Substancje mineralne mogą hamować fotosyntezę, co wynika z niedostatku pierwiastków potrzebnych do syntezy związków uczestniczących w fotosyntezie, np. brak Fe, Mg, hamuje syntezę chlorofilu, brak K, Mn, Cl, ogranicza aktywność enzymów uczestniczących w fotosyntezie.