從碳素同化的角度看，光呼吸將光合作用固定的20%～40%的碳變為CO2放出；從能量的角度看，每釋放1分子CO2需要消耗6.8個ATP和3個NADPH。顯然，光呼吸是一種浪費。
CO2和O2競爭Rubisco的同一活性部位，并互為加氧與羧化反應的抑制劑。Rubisco催化反應的方向，是進行光合作用還是光呼吸，取決于外界CO2與O2濃度的比值。大氣中CO2/O2比值很低，加氧酶活性就不可避免地表現出來。既然在空氣中綠色植物光呼吸是不可避免的，那它在生理上有什么意義呢？認為其主要生理功能如下：
1．消除乙醇酸的毒害：乙醇酸的產生在代謝中是不可避免的。光呼吸消除乙醇酸的代謝作用，避免了乙醇酸積累，使細胞免受傷害。
2．維持C3途徑的運轉：在葉片氣孔關閉或外界CO2濃度降低時，光呼吸釋放的CO2能被C3途徑再利用，以維持C3途徑的運轉。
3．防止強光對光合機構的破壞：在強光下，光反應中形成的同化力會超過暗反應的需要，葉綠體中NADPH/NADP+的比值增高，最終電子受體NADP+不足，由光激發的高能電子會傳遞給O2，形成超氧陰離子自由基，對光合機構具有傷害作用，而光呼吸可消耗過剩的同化力，減少的形成，從而保護光合機構。
4．氮代謝的補充：光呼吸代謝中涉及多種氨基酸(甘氨酸、絲氨酸等)的形成和轉化過程，它對綠色細胞的氮代謝是一個補充。
5． C3植物、C4植物、C3-C4中間植物和CAM植物的光合特征比較