Łańcuch transportu elektronów to seria białek osadzonych w mitochondriach komórkowych, które przenoszą energię z substratów organicznych w wyniku reakcji utleniania-redukcji. Te reakcje utleniania-redukcji przenoszą jony wodorowe (protony) i elektrony w dół łańcucha wraz z przechowywaną przez nie energią. Oddychanie tlenowe i produkcja energii odbywa się w mitochondriach komórek, a łańcuch transportowy jest ostatnim etapem tego procesu. To tutaj generowane są najbardziej bogate w energię molekuły. Energia poruszana przez łańcuch jest magazynowana w cząsteczkach adenozynotrójfosforanu, czyli ATP, który jest komórkowym źródłem energii ludzkiego organizmu.
Duża część ATP wytworzonego przez łańcuch transportu elektronów powstaje w gradiencie chemiosmotycznym, czyli obszarze, w którym wysokie stężenia jonów wodorowych ustępują miejsca niższym stężeniom. Łańcuch pomaga w wytwarzaniu tego gradientu, chociaż inne procesy komórkowe przyczyniają się do niego i utrzymują go. Enzym zwany syntazą ATP jest osadzony w błonach mitochondrialnych, a pompowanie jonów wodorowych przez enzym pobudza je do budowy ATP. Można to znaleźć w różnych punktach łańcucha transportu elektronów, a nie tylko na końcu, co dodatkowo zwiększa jego wydajność.
Reakcje utleniania-redukcji w łańcuchu transportu elektronów zachodzą jedna po drugiej. Po utlenianiu zawsze następuje redukcja, po której następuje kolejne utlenianie. Elektrony są odbierane z cząsteczki w reakcji utleniania i dodawane do cząsteczki w reakcji redukcji. Innymi słowy, ładunek cząsteczki jest zwiększany w reakcji utleniania i zmniejszany w reakcji redukcji. Ostatnią cząsteczką w łańcuchu jest cząsteczka tlenu, która działa jak akceptor elektronów i usuwa elektrony i protony, wiążąc się z nimi w cząsteczki wody.
Wewnętrzna błona mitochondriów zapewnia dwuwymiarową powierzchnię, na której może funkcjonować łańcuch transportu elektronów, a białkowe składniki łańcucha nie są zamocowane na swoim miejscu. Wszystkie składniki mogą poruszać się w obrębie błony, a w danym obszarze istnieje wiele kopii każdego składnika. Ponieważ poruszają się w przestrzeni dwuwymiarowej, istnieje większe prawdopodobieństwo, że dowolny składnik łańcucha będzie skutecznie oddziaływał z następną cząsteczką w łańcuchu. Wszystkie cząsteczki składnika łańcucha są osadzone w błonie mitochondrialnej; nie ma wyraźnego kierunkowego przepływu energii. Ta dynamiczna i elastyczna orientacja pozwala na maksymalną wydajność, wykorzystując możliwie największą powierzchnię membrany.