La photocatalyse est définie comme « l’accélération de la vitesse d'une photoréaction pour la présence d'un catalyseur ». Un catalyseur ne se modifie ni n'est consommé par une réaction chimique.

Cette définition inclut la photosensibilisation, processus lors duquel une espèce moléculaire subit une altération photochimique à la suite d'une absorption initiale d'énergie lumineuse de la part d'une autre espèce moléculaire, dite photocatalyseur.

La chlorophylle des plantes est un type de photocatalyse. Par rapport à la photosynthèse, dans laquelle la chlorophylle capture la lumière solaire pour transformer l'eau et le dioxyde de carbone en oxygène et glucose, la photocatalyse (en présence d'un photocatalyseur, de lumière et d'eau) génère un agent oxydant fort, capable de transformer des substances organiques en dioxyde de carbone et eau.