Os processos que não requerem oxigênio são chamados de processos anaeróbicos, um exemplo comum disso é a fermentação. A fermentação é um processo que quebra as moléculas de açúcar sem a presença de oxigênio. É uma forma alternativa para as células fabricarem ATP.
Como havia muito pouco oxigênio presente quando as primeiras células vivas apareceram na Terra, a maioria dos organismos antigos produzia energia por meio da respiração anaeróbica. Foi somente depois que as primeiras plantas produziram oxigênio suficiente para que ele se acumulasse na atmosfera que o processo mais eficiente de respiração aeróbica se tornou prevalente. Ainda existem muitas bactérias anaeróbias na Terra, e a respiração anaeróbia ocorre em muitos lugares quando o oxigênio não está disponível.