Ο αερόβιος μεταβολισμός χρησιμοποιεί οξυγόνο για την απομάκρυνση της ενέργειας από τη γλυκόζη και την αποθηκεύει σε ένα βιολογικό μόριο που ονομάζεται τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP). Το ATP είναι η πηγή ενέργειας του ανθρώπινου σώματος και η διάσπαση των μορίων του ATP απελευθερώνει ενέργεια που χρησιμοποιείται για μια ποικιλία βιολογικών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένης της κίνησης των μορίων στις μεμβράνες. Ο αερόβιος μεταβολισμός ονομάζεται επίσης αερόβια αναπνοή, κυτταρική αναπνοή και αερόβια κυτταρική αναπνοή. Ο αναερόβιος μεταβολισμός είναι μια άλλη μορφή μεταβολισμού, αλλά εμφανίζεται χωρίς οξυγόνο, αλλά το ανθρώπινο σώμα δεν είναι φτιαγμένο για να διατηρεί την αναερόβια αναπνοή για μεγάλο χρονικό διάστημα, και κάτι τέτοιο προκαλεί μεγάλο άγχος.
Το πρώτο στάδιο του αερόβιου μεταβολισμού ονομάζεται γλυκόλυση. Η γλυκόλυση συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Τα σύνθετα σάκχαρα διασπώνται σε γλυκόζη από μια ποικιλία ενζύμων και αυτή η γλυκόζη στη συνέχεια διασπάται περαιτέρω σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος, αλλιώς γνωστό ως πυροσταφυλικό. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από αυτή τη διάσπαση αποθηκεύεται σε δύο μόρια ATP. Η γλυκόλυση είναι μοναδική στο ότι είναι το μόνο στάδιο του μεταβολισμού που συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα και τα άλλα δύο στάδια συμβαίνουν μέσα στα μιτοχόνδρια.
Στο δεύτερο στάδιο του αερόβιου μεταβολισμού, που ονομάζεται κύκλος του κιτρικού οξέος, τα δύο μόρια του πυροσταφυλικού άλατος χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία αναγωγικών μορίων πλούσια σε ενέργεια που χρησιμοποιούνται αργότερα στη διαδικασία της αναπνοής. Μερικά από αυτά τα μόρια μπορούν να μετατραπούν απευθείας σε ATP εάν είναι απαραίτητο, αν και αυτό δεν συμβαίνει πάντα. Το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα παράγονται ως απόβλητα από αυτόν τον κύκλο, που είναι ο λόγος που τα ανθρώπινα όντα εισπνέουν οξυγόνο και εκπνέουν διοξείδιο του άνθρακα. Ο κύκλος του κιτρικού οξέος, όπως και η γλυκόλυση, αποδίδει 2 ΑΤΡ.
Το τελικό στάδιο του αερόβιου μεταβολισμού ονομάζεται αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και εμφανίζεται στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων. Σε αυτό το βήμα, τα πλούσια σε ενέργεια μόρια που προέρχονται από τον κύκλο του κιτρικού οξέος χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση μιας βαθμίδας θετικού φορτίου, που ονομάζεται χημειοσμωτική βαθμίδα, που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία πολλών μορίων ATP. Αυτό το βήμα δημιουργεί το μεγαλύτερο μέρος του ATP από τη διαδικασία αερόβιου μεταβολισμού, δημιουργώντας κατά μέσο όρο περίπου 32 μόρια ATP. Αφού η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων έχει δημιουργήσει ATP, τα πλούσια σε ενέργεια μόρια είναι ελεύθερα να επαναχρησιμοποιηθούν από τον κύκλο του κιτρικού οξέος.
Ο αερόβιος μεταβολισμός παράγει περίπου 36 μόρια ATP. Η αναερόβια αναπνοή παράγει μόνο περίπου το δέκα τοις εκατό αυτής της ποσότητας. Η χρήση οξυγόνου είναι πιο σημαντική στο τέλος της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, καθώς βοηθά στη χημειοσμωτική βαθμίδα. Η ύπαρξη οξυγονοεξαρτώμενου μεταβολισμού είναι ο λόγος που τα μιτοχόνδρια είναι ευρέως γνωστά ως η δύναμη του σώματος.