В условиях первобытной Земли до возникновения выделяющих кислород фотосинтезирующих бактерий единственным источником свободного кислорода была реакция фотолиза паров воды в атмосфере, происходящая под действием коротковолнового ультрафиолета. Однако количество фотолитического кислорода было ничтожным. Образующийся кислород использовался для окисления газов первобытной атмосферы и восстановленных минералов, входящих в состав земной коры.

        Фотолиз является частью фотосинтеза, которая протекает в гранах хлоропластов  в световой фазе. При фотолизе свет, поглощенный хлорофиллом превращается в химическую энергию, которая затем используется для разложения воды на водород и кислород.