Organelas produtoras de energia são chamadas de mitocôndrias. As células animais normalmente têm de 1.000 a 2.000 mitocôndrias. As células com maiores necessidades de energia, como células de gordura e musculares, têm mais. As mitocôndrias são organelas em forma de cápsula que medem entre 1 e 10 micrômetros de comprimento.
As mitocôndrias são constituídas por duas membranas. A camada externa permite que pequenas moléculas, como nutrientes, ATP, oxigênio e dióxido de carbono, passem para o centro. A membrana interna consiste em dobras chamadas cristas. É menos permeável que a membrana externa, permitindo a passagem apenas de oxigênio, dióxido de carbono e água. As mitocôndrias produzem energia na forma de trifosfato de adenosina, ou ATP, em um processo denominado respiração celular. O ATP oferece suporte à respiração aeróbica, que usa oxigênio para alimentar as células.