生物化學將有氧呼吸主要分為兩個階段。第一階段，是在細胞質里進行的糖酵解:即在無氧條件下把葡萄糖轉化為丙酮酸，并產生少量ATP和NADH。第二階段，是在線粒體進行的檸檬酸循環:即在有氧條件下把丙酮酸轉化為二氧化碳和水，并產生少量的GTP和大量的NADH與FADH2。最終，糖酵解和檸檬酸循環所產生的NADH和FADH2進入氧化磷酸化過程，代謝產生大量ATP。至此完成有氧呼吸的全過程。