Calvin-Bensonov ciklus [kæ'lvin be'nsən~] (po Melvinu Calvinu i Andrewu Almu Bensonu), niz kemijskih reakcija potrebnih za redukciju ugljikova dioksida (CO2) u organske spojeve u fotosintetskim organizmima, pri čem se kao glavni izvor energije rabe ATP i NADPH, kemijski spojevi proizvedeni uz pomoć energije apsorbirane Sunčeve svjetlosti. Calvin-Bensonovim ciklusom u žive se organizme ugrađuju atomi ugljika iz atmosferskog CO2 (reakcije fiksacije ugljika).
Odvija se u stromi kloroplasta tijekom sekundarnih reakcija fotosinteze. Katkad se reakcije toga ciklusa pogrešno nazivaju reakcijama u tami (engl. light independent reactions) jer ne ovise izravno o svjetlosti, ali ona je nužna zbog opskrbe produktima reakcija ovisnih o svjetlosti (ATP i NADPH iz primarnih reakcija fotosinteze). Kadšto se naziva C3-ciklusom jer među prvim produktima nastaje organski spoj 3-fosfoglicerinska kiselina (3-fosfoglicerat) što sadržava tri atoma ugljika i može biti preteča mnogim spojevima.
Reakcije ciklusa razjasnili su Melvin Calvin i Andrew Alm Benson (1917–2015) te otkrili put kojim se CO2 ugrađuje u ugljikohidrate (1945–53). Dodali su radioaktivnu molekulu 14CO2 u osvijetljenu suspenziju alga koje su prethodno provodile fotosintezu uz neoznačene molekule CO2. Nakon određenog razdoblja prekinuli su enzimske reakcije i na kromatogramu zamijetili samo 3-fosfoglicerat kao prvi mjerljivi radioaktivni međuprodukt. Poslije se pokazalo da se molekula CO2 kondenzira s ribuloza-1,5-difosfatom dajući spoj od šest C-atoma, a tu reakciju katalizira enzim ribuloza-1,5-difosfat-karboksilaza/oksigenaza (Rubisco ili RuBisCo), najprisutniji enzim na Zemlji. Nestabilan spoj od šest ugljikovih atoma brzo se hidrolizira u dvije molekule 3-fosfoglicerata. Potom se 3-fosfoglicerat u nekoliko enzimskih reakcija prevodi u fruktoza-6-fosfat, a regenerira se ribuloza-1,5-difosfat, akceptor elektrona u prvoj reakciji ciklusa.
