Glikoliza beztlenowa to proces metaboliczny, w którym glukoza, cząsteczka cukru, jest rozkładana bez użycia tlenu. Podobnie jak glikoliza tlenowa, która metabolizuje glukozę w obecności tlenu, wytwarza energię dla komórek. Rozkład glukozy bez użycia tlenu wytwarza również mleczany, a gdy proces ten się przedłuża, na ogół prowadzi do kwasicy mleczanowej, czyli obniżenia pH krwi. Zwykle ustępuje, gdy normalny poziom tlenu powraca do komórki i zaczyna się glikoliza tlenowa.
Zazwyczaj glikoliza beztlenowa występuje w komórkach mięśniowych podczas intensywnej aktywności fizycznej. Gdy zapotrzebowanie na energię do określonego działania nie jest odpowiednio zaspokajane środkami tlenowymi, komórki mięśniowe przetwarzają glukozę bez użycia tlenu w celu szybkiego wytworzenia energii. W końcu otaczająca tkanka zostaje zalana mleczanem, a aktywność mięśni generalnie spada. Wraz ze wzrostem stężenia mleczanu we krwi jest on powoli przekształcany z powrotem w glukozę w wątrobie za pomocą tlenu. Konwersja glukozy do mleczanu i mleczanu z powrotem do glukozy nazywa się cyklem Cori, który został opisany przez Carla i Gerty Cori w latach 1930. i 1940. XX wieku.
Niektóre komórki i tkanki, w tym czerwone krwinki i komórki siatkówki, przekształcają glukozę w mleczan nawet w obecności tlenu. Ponieważ najwcześniejsze komórki musiały rozwijać się w warunkach pozbawionych tlenu, szlaki metaboliczne, takie jak glikoliza beztlenowa, ewoluowały w celu wytwarzania energii. Komórki, które nie mają mitochondriów, również zazwyczaj wykorzystują ten proces.
Zwykle glikoliza wytwarza dwie cząsteczki pirogronianu z jednej cząsteczki glukozy, a także cząsteczki zwanej NADH. Każda cząsteczka pirogronianu jest zwykle przekształcana w octan, a następnie przetwarzana w cyklu kwasu cytrynowego w dwutlenek węgla i wodę, podczas gdy NADH jest utleniany do NAD+ poprzez przekazanie swoich elektronów do cząsteczki tlenu w mitochondriach. NAD+ jest wymaganym akceptorem elektronów w procesie glikolizy i bez niego glikoliza by się zatrzymała.
W warunkach beztlenowych zazwyczaj brakuje cząsteczki tlenu wymaganej do przyjęcia elektronu z NADH, co zmusza komórkę do znalezienia innego akceptora elektronów. Cząsteczka, która spełnia tę rolę, to zazwyczaj mleczan, czyli zredukowana forma pirogronianu. Enzym zwany dehydrogenazą mleczanową katalizuje reakcję, która przekształca pirogronian w mleczan. W tym procesie NADH oddaje swój elektron pirogronianowi i jest przekształcany w NAD+, który jest następnie zawracany do użycia w glikolizie.