一天之中，白天和黑夜的相對長度稱為光周期，植物對白天和黑夜相對長度的反應，稱為植物的光周期現象。一般日照時間長短影響植物的形態建成、生物量積累、器官形成和開花等一系列生理現象。光照時間過短，植物無法進行充分的光合作用，造成生長緩慢、徒長、瘦弱等生長問題出現，也會導致一些植物無法成花。多數植物工廠的植物來說，每天給予14-16小時的光照，8-10小時的黑暗，即可滿足生長發育的需要。

  依據植物開花對于日照時間的反應，人們將植物分為長日植物(須大于12小時的光照時間才能開花)、短日植物(小于10小時的光照時間才能開花)和日中性植物(開花對光照時長不敏感)。因此植物工廠補光需根據采收要求，合理的對植物進行補光時間的處理。

  植物工廠的光照分布一般多為頂光照系統，光源置于培養容器上方30-40cm處，光垂直照射下方的植株。頂光照垂直照射的方式便于日常操作和管理，但當隨著植物株高的增長，冠幅的增大，大量的光被高的植株中途擋截，僅有少量的光可被植物的下部葉片吸收利用，這樣導致一些植物種類不能夠很好的生長發育。采用側光照系統可以極大的提高光能利用效率，側光照系統的光能利用效率是垂直光照系統的3-5倍。

  側光照系統中的植株較頂光照系統的植株節間更短，植株不徒長，且植株的葉片數量較多，植株長勢較好。但目前側光照系統應用于生產還不成熟，不便于目前的植物工廠自動化生產管理，且成本較高。

  在日常生產中，人們通過多種方法提高植物工廠頂光照系統的光能利用效率。調整頂光照系統的光照方向，可以減少光的散失;在燈管上方布置反光材料，使光反射變為向下的光，使植株的光照增加40-50%，在或者側面布置反光材料，可以使部分散射光變為側光被植物側面吸收利用。

  太陽光中的光譜極寬，但可以被植物有效吸收利用的光譜波長是非常有限的。一般認為，太陽光中280-800nm波長范圍的光是植物可吸收利用的光，這部分光影響著的植物的生長發育。而這個波段中，起主要作用的是藍光波段(400-500nm)和紅光波段(600-700nm)。

  紅光波段是葉綠素最強的吸收光帶，對植物有著最強的光合效應，紅光有利于大部分植物的干物質積累，增大植株的葉片面積，加快植株葉片的生長速率。通常紅光與遠紅光(700-800nm)共同作用于植物的光敏色素(phytochrome)，調節著植物的光形態建成。適當增加遠紅光的比例，可促進植株莖的生長。

  藍光波段是植物進行光合作用的次高峰區，是植物葉綠素和類胡蘿卜素的強吸收帶，對植物的生長和生物量的積累亦有調控作用。藍光可提高植物幼苗的根系活力，提高根系對養分的總吸收面積和活躍吸收面積，有利于植物根系的生長發育。

  除去紅藍光波段，植物對其他波段的光的吸收利用較少，因此對于植物形態和生理影響較小，但對植物生長也會產生不同效果的影響。例如，UV-B (280-320nm)會導致植物色素褪色;UV-A (320-400nm)影響植物的光周期效應，抑制莖的伸長;遠紅外(700-800nm)影響著植物的發芽和開花，黃綠光(500-600nm)可促進植物的光合系統的光合效率。

  以往的研究發現，在植物的生長發育過程中，一般單色光不足以保證植物的良好生長，復合光可以有效解決這一問題。適度提高復合光中紅藍光源的比例，可促進植物工廠中種苗的生長發育，改善植株長勢。

  目前為止，植物工廠使用的人工光源主要有高壓鈉燈、熒光燈和發光二極管(LED)。早期的植物工廠多使用采用高壓鈉燈用于植物的補光，但其光譜缺少植物生長必須的紅藍光譜，發熱量較高，功率高，不利于多層立體栽培。熒光燈的發射光譜范圍可在350-750nm之間，光譜性能較好，較高壓鈉燈相比，發光效率更高，功率較低，但其紅光光譜波峰值較低，一般在植物培養時需增加紅光光源進行補光處理。

  LED是目前植物應用最為廣泛的人工光源，LED可散發植物所需要的各種單色光，根據生產需要，可進行不同光譜的組合，滿足植物的生長發育對于光譜的需求;作為冷光源，它具有散熱量小的優點，可以很好的用于植物工廠的多層立體栽培;電能轉換效率也較高，節電效果為熒光燈和高壓鈉燈的數倍;同時兼具環保、壽命長、少維護等特點，因此是目前植物工廠應用較多的主流光源。