A respiração celular ocorre nas organelas chamadas mitocôndrias. As mitocôndrias absorvem a glicose, um tipo de açúcar, e a transformam na presença de oxigênio em uma molécula rica em energia chamada ATP ou adenosina trifosfato. Para cada molécula de glicose, 36 moléculas de ATP são feitas.
As células animais têm uma média de 1.000 a 2.000 mitocôndrias cada. As células que precisam de mais energia, como as células cerebrais e musculares, têm muito mais mitocôndrias. As mitocôndrias são constituídas por uma membrana interna e externa. A membrana externa é mais permeável e permite a passagem de pequenas proteínas, ATP, íons e nutrientes. A membrana interna é menos permeável e permite que apenas dióxido de carbono, oxigênio e água passem livremente. A maquinaria e as enzimas usadas para fazer ATP estão dentro da membrana interna.