Em uma célula eucarionte, a quimiosmose ocorre nas mitocôndrias ou cloroplastos. Em procariotos, ela ocorre na membrana celular. O ATP, uma fonte de energia usada pela célula para realizar muitas de suas funções, é produzido no processo de quimiosmose.
O processo de quimiosmose ocorre através de uma membrana biológica. Especificamente, envolve o movimento de íons de uma área de concentração mais alta para uma área onde eles têm concentração mais baixa. A quimiosmose é possível por meio de proteínas na célula conhecidas como proteínas de transporte. A membrana celular é permeável a alguns íons e não a outros devido ao gradiente de prótons. Os íons de hidrogênio viajam através da membrana celular através da proteína de transporte ATP sintase.
