植物与动物不同，它们没有消化系统，因而它们必须依赖其他的方式来进行对营养的摄取，植物就是所谓的自养生物的一种。关于绿色植物来说，在阳光充分的白天，它们利用太阳光能来进行光协作用，以取得生长发育必需的营养。
高投入、高生产成本的特点，要求植物工厂的作物生产必须高效。有别于传统种植方式的种植环境，植物工厂的环境因素是完全可控的，这也是植物工厂高效生产的基础。目前，行业主要从智能化的管理系统、专家化的种植技术、自动化的操作平台上实现植物工厂的高效生产。智能化的管理系统，比如基于物联网的植物工厂智能化管控技术、基于PLC的植物工厂监控系统、基于嵌入式平台的植物工厂控制系统。通过这些控制系统实现对植物工厂温度、湿度、光照、co2浓度以及营养液Ec、pH、Do等要素的在线检测、远端访问、程序更新及网络化智能管控。专家化的种植技术。植物工厂别于传统的种植方式，无论是其他专业的人、或者传统农业专业的人、投资或者管理植物工厂，专家化的种植技术需求和指导都是必不可少的。植物的生长发育是风、光、水、养、气、菌因素互作的结果。目前，在光温耦合、光温CO2互作、营养元素的耦合上有研究资料，而更多因素间的互作方案则更加少见。这些系统都是基于生长因素互作的基础上做的系统设计，但专家方案的形成则需要更多的种植数据支撑。
光协作用是绿色植物利用叶绿素等光合色素和某些细菌利用其细胞自身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为储存着能量的有机物，并释放出氧气的生化过程。同时也有将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们可以通过光协作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%~20%左右。关于生物界的简直所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光协作用是必不可少的。
这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下，把经由气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉等物质，同时释放氧气。
