Galvenā atšķirība starp C3 un C4 augiem ir tā, ka C3 augi veido trīs oglekļa savienojumu kā pirmo stabilo tumšās reakcijas produktu, savukārt C4 augi veido četru oglekļa savienojumu kā pirmo stabilo tumšās reakcijas produktu.
Fotosintēze ir gaismas vadīts process, kas oglekļa dioksīdu un ūdeni pārvērš augos, aļģēs un cianobaktērijās ar enerģiju bagātā cukurā. Fotosintēzes gaismas reakcijas laikā notiek ūdens molekulu fotolīze. Ūdens fotolīzes rezultātā skābeklis atbrīvojas kā blakusprodukts. Pēc gaismas reakcijas sākas tumšā reakcija, un tā sintezē ogļhidrātus, fiksējot oglekļa dioksīdu. Tomēr gaismas reakcijā radies skābeklis var saistīties ar galveno tumšās reakcijas fermentu, kas ir RuBP oksigenāzes karboksilāze (Rubisco), un veikt fotorezpirāciju. Fotorespirācija ir process, kas tērē enerģiju un samazina ogļhidrātu sintēzi. Tāpēc, lai novērstu fotorespirāciju, ir trīs dažādi veidi, kā augos notiek tumša reakcija, lai novērstu skābekļa satikšanos ar Rubisco. Tādējādiatkarībā no tā, kā notiek tumšā reakcija, ir 3 veidu augi; proti, C3 augi, C4 augi un CAM augi.
