Dạng quang phosphoryl hóa này thường xảy ra trên tấm lamella trong chất nền lục lạp. Trong quang phosphoryl hóa vòng, electron năng lượng cao được "bắn" ra từ trung tâm phản ứng P700 đến ps1 và đi theo một con đường tuần hoàn. Trong dòng electron này, electron bắt đầu trong một phức hợp sắc tố gọi là quang hệ I, đi từ chất nhận sơ cấp tới plastoquinone, sau đó đến cytochrome b6f (một phức hợp tương tự như ở ti thể), và sau đó đến plastocyanin trước khi trở về chính chất diệp lục. Chuỗi vận chuyển này tạo ra một lực đẩy proton, bơm các ion H + xuyên qua màng; điều này tạo ra một gradient điện hóa và có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ATP synthase trong quá trình hóa thẩm. Con đường này được gọi là quang phosphoryl hóa vòng, và nó không tạo ra O2 cũng như NADPH. Không giống như quang phosphoryl hóa không vòng, NADP+ không phải là chất nhận electron; thay vào đó chúng được đi trở lại về phức hệ phytochrome b6f.

Trong quá trình quang hợp ở vi khuẩn, chỉ có một quang hệ được sử dụng, và do đó liên quan đến quang phosphoryl hóa vòng. Quá trình hay được sử dụng trong điều kiện yếm khí và tạo nên của điểm bù ánh sáng và điểm bù CO2 cao.