Nasiona kiełkują w ściśle określonych warunkach, co jest skutkiem ewolucyjnej adaptacji; wykiełkowane nasiona wymagają ochrony przed niesprzyjającymi warunkami środowiska. Takie czynniki, jak woda, tlen, właściwa temperatura i czasem także docierające do powierzchniowej warstwy gleby promieniowanie świetlne, są sygnałami, od których zależy kiełkowanie nasion. Nasiona nie wykiełkują dopóty, dopóki nie będą zaopatrzone w wodę. W dojrzałym nasieniu zarodek jest odwodniony, a przemiany metaboliczne zachodzą tylko w środowisku wodnym. W czasie kiełkowania następuje uruchomienie procesów metabolicznych, do których należy synteza jednych związków chemicznych, a degradacja innych. Dlatego właśnie woda jest niezbędna do kiełkowania. Absorpcja wody przez wysuszone nasiona odbywa się na zasadzie imbibicji. Pochłaniające wodę nasiona znacznie zwiększają swoje rozmiary. Imbibicja jest związana z zatrzymywaniem wody na powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej takich składników nasion, jak celuloza, pektyny i skrobia. Cząsteczki wody są przyciągane i wiązane przez te substancje na zasadzie adhezji, czyli oddziaływania między cząsteczkami różnych związków. Kiełkowanie i wzrost wymagają dużo energii. Początkowo młoda siewka korzysta jedynie z energii zawartej w materiale zapasowym zgromadzonym w endospermie lub liścieniach. W oddychaniu tlenowym materiały te utleniają się, a wyzwolona energia przejściowo gromadzi się w ATP. Tlen jest więc niezbędny do kiełkowania nasion większości roślin. Tylko niektóre, np. ryż, prowadzą fermentację alkoholową we wczesnych stadiach kiełkowania i wzrostu roślin. Umożliwia im to wzrost w zalanej wodą glebie, czyli w warunkach niesprzyjających wzrostowi większości młodych roślin.