Nas plantas superiores, esta proteína encontra-se no estroma dos cloroplastos onde tem duas actividades enzimáticas diferentes, ou seja, cataliza duas reacções diferentes, que têm consequências opostas.
Em 1947, Wildman e Bonner descobriram a actividade carboxilásica, que catalisa a reacção inicial de fixação do dióxido de carbono (CO2) da fotossíntese. Em 1971, Ogren e Bowes, descobriram uma segunda actividade, a actividade oxigenásica que cataliza a reacção inicial de fixação de oxigénio da fotorrespiração.
A primeira actividade referida atribui à RuBisCo o papel principal no processo da fotossíntese, daí resultando a sua grande importância, por outro lado esta proteína tem uma acção que dá inicio à fotorrespiração que é um processo metabólico muito considerado pelos fisiologistas, que o consideram mesmo a mais importante restrição metabólica à produtividade vegetal.
Todas as RuBisCo apresentam estas duas actividades, mesmo as bactérias anaeróbias que realizam a fotossíntese, mas não libertam oxigénio, nem vivem em meios com O2, têm RuBisCos com a actividade oxigenásica, se bem que não seja realizada porque não entra em contacto com O2 para o fixar.
As RuBisCo são constituídas por oito subunidades grandes [subunidades L com 475 aminoácidos (Large - a vermelho nas figuras)] e oito subunidades pequenas [subunidades S com 123 aminoácidos (Short - a verde nas figuras)].
As duas actividades são realizadas no mesmo centro de reacção que se encontra nas subunidades L, e assim o O2 e o CO2 competem para se ligarem a este centro de reacção, havendo maior taxa de oxigenação ou maior taxa de carboxilação conforme haja mais oxigénio ou mais dióxido de carbono. Em iguais condições, a produtividade vegetal é tanto maior quanto maior for a taxa de carboxilação relativamente à taxa de oxigenação, uma vez que com a carboxilação dá-se inicio ao Ciclo de Calvin para produção dos compostos orgânicos. Normalmente a taxa de carboxilação é três ou quatro vezes superior à taxa de oxigenação.