激發態是不穩定的狀態，經過一定時間后，就會發生能量的轉變，轉變的方式有以下幾種：
①放熱
激發態的葉綠素分子在能級降低時以熱的形式釋放能量，此過程又稱內轉換(internal conversion)或無輻射退激(radiationless deexcitation)。如葉綠素分子從第一單線態降至基態或三線態，以及從三線態回至基態時的放熱。
這些都是無輻射退激。另外吸收藍光處于第二單線態的葉綠素分子，其具有的能量雖遠大于第一單線態的葉綠素分子。但超過部分對光合作用是無用的，在極短的時間內葉綠素分子要從第二單線態降至第一單線態，多余的能量在降級過程中也是以熱能釋放。由于葉綠素是以第一單線態參加光合作用的。所以一個藍光光子所引起的光合作用與一個紅光光子所引起的光合作用是相同的，在能量利用上藍光沒有紅光高。
②發射熒光磷光
激發態的葉綠素分子回至基態時，可以光子形式釋放能量。處在第一單線態的葉綠素分子回至基態時所發出的光稱為熒光(fluorescence)，而處在三線態的葉綠素分子回至基態時所發出的光稱為磷光(phosphorescence)。磷光波長比熒光波長長，轉換的時間也較長，而強度只有熒光的1%，故需用儀器才能測量到。
由于葉綠素分子吸收的光能有一部分消耗在分子內部的振動上，且熒光又總是從第一單線態的最低振動能級輻射的，輻射出的光能必定低于吸收的光能，因此葉綠素的熒光的波長總要比被吸收的波長長些。對提取的葉綠體色素濃溶液照光，在與入射光垂直的方向上可觀察到呈暗紅色的熒光。離體色素溶液為什么易發熒光，這是因為溶液中缺少能量受體或電子受體的緣故。在色素溶液中，如加入某種受體分子，能使熒光消失，這種受體分子就稱為熒光猝滅劑(fluorescence quencher)，常用Q表示，在光合作用的光反應中，Q即為電子受體。色素發射熒光的能量與用于光合作用的能量是相互競爭的，這就是葉綠素熒光常常被認作光合作用無效指標的依據。
③能量傳遞
激發態的色素分子把激發能傳遞給處于基態的同種或異種分子而返回基態的過程稱為色素分子間能量的傳遞。
色素分子吸收的光能，若通過發熱、發熒光與磷光等方式退激，能量就被浪費了。在光合器里，聚光葉綠素分子在第一單線態的能量水平上，通過分子間的能量傳遞，把捕獲的光能傳到反應中心色素分子，以推動光化學反應的進行。一般認為，色素分子間激發能不是靠分子間的碰撞(因原初反應不受溫度影響)傳遞的，也不是靠分子間電荷轉移傳遞的，可能是通過“激子傳遞”或“共振傳遞”方式傳遞的。