3碳植物和4碳植物的区别主要看其光合作用中CO2固定后的最初产物,如果受体是1-5二磷酸核酮糖(RuBP）,则CO2结合后生成3碳化合物3-磷酸甘油酸,这样进行光合作用的植物就是3碳植物,大部分植物都是3碳植物；如果受体是磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）,则CO2结合后生成的是4碳化合物草酰乙酸,这样进行光合作用的植物就是4碳植物,主要是一些热带植物,如玉米、甘蔗等.
两者的叶片结构也有很大差别.3碳植物叶维管束鞘细胞不发达,而4碳植物维管束鞘细胞则比较发达,因4碳植物的暗反应在其中进行.另外4碳植物光呼吸也比3碳植物小得多