O oxigênio é usado como um aceptor de elétrons na cadeia de transporte de elétrons da respiração aeróbica para gerar trifosfato de adenosina, ou ATP. Este composto é um componente essencial na transferência de energia intracelular. A respiração celular aeróbica está em contraste direto com a respiração anaeróbica, que não requer oxigênio.
A respiração celular, seja aeróbica ou anaeróbica, é um processo metabólico que converte a energia dos nutrientes em ATP e produtos residuais. No corpo humano, isso se traduz em quebrar os alimentos em energia armazenada como açúcares e, em seguida, usar esse açúcar para criar ATP, que permite que as células desempenhem funções vitais. O ATP é essencialmente a "moeda de energia" que permite a transferência de energia entre o açúcar e a célula.
A respiração aeróbica usa o oxigênio coletado durante o processo de respiração anatômica (ou respiração) para facilitar a síntese de ATP. Nessa função, o oxigênio é um aceptor de elétrons na cadeia de transporte de elétrons que sintetiza ATP a partir de nutrientes. Para completar o processo de síntese de ATP, no entanto, uma variedade de enzimas adicionais, principalmente ATP sintase, também deve estar presente.
O processo de respiração celular aeróbia e o papel do oxigênio nele são talvez melhor compreendidos comparando-os com a respiração celular anaeróbica. A respiração anaeróbica ocorre quando um organismo converte nutrientes em ATP sem a presença de oxigênio na cadeia de transporte de elétrons. Substâncias como fumarato, nitrato, sulfato ou enxofre são usadas em seu lugar.