其次这些二羧酸脱羧，所产生的二氧化碳在还原型戊糖磷酸循环中固定而进行糖的合成。另一方面，由于二羧酸的脱羧而生成的丙酮酸，在丙酮酸-正磷酸二激酶（pyruyate orthophosphate dikinase EC2.7.9.1）的作用下，再生成PEP。在这些过程中，将还原型戊糖磷酸循环以外的过程称为狭义的 C4二羧酸循环。参于该过程的酶群局部存在于叶肉细胞中，另一方面，还原型戊糖磷酸循环的酶群局限于维管束细胞中。通过C4二羧酸循环固定1分子二氧化碳需要5分子的ATP和 2分子 NADPH。甘蔗、玉米等的光合作用初生产物是苹果酸，可以认为它的脱羧是通过苹果酸酶的作用进行的。西风谷（Amaranthusretrofexus）、大黍（羊草）（Panicum maximum；guinea grass）等的光合作用初生产物主要是天门冬氨酸。