Fotoautotrof adalah organisma yang boleh menggunakan tenaga cahaya dari cahaya matahari dan elemen kimia (seperti karbon) dari sebatian tak organik untuk menghasilkan bahan organik yang diperlukan untuk menyokong metabolisme mereka sendiri (iaitu autotrofi). Aktiviti biologi seperti ini dikenali sebagai fotosintesis, dan contoh organisma seperti ini termasuk tumbuhan, alga dan sianobakteria.
Fotoautotrof eukariot menyerap tenaga fotonik melalui fotopigmen klorofil (sejenis terbitan porfirin) dalam endosimbion kloroplas mereka, manakala fotoautotrof prokariot menggunakan klorofil dan bakterioklorofil yang terdapat dalam tilakoid bebas yang terapung dalam sitoplasma atau, dalam kes yang jarang berlaku, terbitan retina yang terikat membran seperti bakteriorodopsin. Majoriti besar fotoautotrof yang diketahui melakukan fotosintesis yang menghasilkan oksigen sebagai hasil sampingan, manakala sebilangan kecil (seperti haloarchaea dan bakteria pengurang sulfur) melakukan fotosintesis anoksigen.