Fotooddychanie występuje u roślin typu CIndeks dolny 3₃ w określonych warunkach środowiska. W czasie tego procesu komórki miękiszu asymilacyjnego liścia pobierają tlen i wydzielają dwutlenek węgla na drodze innych przemian biochemicznych niż oddychanie komórkowe. Nietypowy kierunek transportu gazów oddechowych jest związany z dwufunkcyjnością RuBisCO. Enzym może przyłączać tlen do rybulozo‑1,5‑bisfosforanu, w wyniku czego powstają dwa związki: trójwęglowy i dwuwęglowy. Ten ostatni ulega dalszym przekształceniom, którym towarzyszy wydzielenie dwutlenku węgla. Ze względu na dwuwęglową budowę pierwszego produktu fotooddychania, proces ten nazywany jest cyklem CIndeks dolny 2₂.