光呼吸涉及的三個反應場所分別是葉綠體、過氧化物酶體和線粒體。
整個過程可被看作由RuBP被加氧分解為2—磷酸乙醇酸和3—磷酸甘油酸開始,經過一系列的反應將兩碳化合物磷酸乙醇酸生成3—磷酸甘油酸,後者進入卡爾文循環,可再次生成為RuBP。
而葉綠體內進行的是光呼吸開始和收尾的反應,過氧化物酶體內進行的是有毒物質的轉換,而線粒體則將兩分子甘氨酸合成為一分子絲氨酸,並釋放一分子二氧化碳和氨。