是由GAP經過一系列的轉變，重新形成CO2受體RuBP的過程。這里包括了形成磷酸化的3-、4-、5-、6-、7-碳糖的一系列反應(見圖3-10)。最后一步由核酮糖－5－磷酸激酶(Ru5PK)催化，并消耗1分子ATP，再形成RuBP，構成了一個循環。C3途徑的總反應式為：
3CO2 + 5H2O + 9ATP + 6NADPH+6H+ →GAP + 9ADP + 8Pi + 6NADP+
出一個磷酸丙糖(GAP或DHAP)。磷酸丙糖可在葉綠體內形成淀粉或運出葉綠體，在細胞質中合成蔗糖。若按每同化1molCO2可貯能478kJ,每水解1molATP和氧化1molNADPH可分別釋放能量32kJ和217kJ計算，則通過卡爾文循環同化CO2的能量轉換效率為90%。(即478/（32×3+217×2）)，由此可見，其能量轉換效率是非常高的。
由上式可見，每同化一個CO2，要消耗3個ATP和2個NADPH。還原3個CO2可輸出一個磷酸丙糖(GAP或DHAP)。磷酸丙糖可在葉綠體內形成淀粉或運出葉綠體，在細胞質中合成蔗糖。若按每同化1molCO2可貯能478kJ,每水解1molATP和氧化1molNADPH可分別釋放能量32kJ和217kJ計算，則通過卡爾文循環同化CO2的能量轉換效率為90%。(即478/（32×3+217×2），由可見，其能量轉換效率是非常高的。