Первым шагом в расщеплении глюкозы как у растений, так и у животных является серия из 10 реакций, известных как гликолиз. Глюкоза поступает в клетки животных извне, через продукты питания, которые распадаются на молекулы глюкозы, которые циркулируют в крови и поглощаются тканями, где энергия наиболее необходима (включая мозг). Растения, напротив, синтезируют глюкозу, поглощая углекислый газ извне и используя фотосинтез для превращения CO2 в глюкозу. На данный момент, независимо от того, как он туда попал, каждая молекула глюкозы совершает одну и ту же судьбу.

В начале гликолиза молекула глюкозы с шестью углеродами фосфорилируется, чтобы задержать ее внутри клетки; фосфаты заряжены отрицательно и поэтому не могут дрейфовать через клеточную мембрану, как неполярные, иногда незаряженные молекулы. Добавляется вторая молекула фосфата, что делает молекулу нестабильной, и вскоре она расщепляется на два неидентичных трехуглеродных соединения. Вскоре они приобретают химическую форму и перестраиваются в серии шагов, чтобы в итоге получить две молекулы пирувата. Попутно потребляются две молекулы АТФ (они поставляют два фосфата, добавленных в глюкозу на ранней стадии), и четыре производятся, по два с помощью каждого трехуглеродного процесса, чтобы получить сеть из двух молекул АТФ на молекулу глюкозы.

У бактерий одного гликолиза достаточно для энергетических потребностей клетки и, следовательно, всего организма. Но у растений и животных это не так, а с пируватом окончательная судьба глюкозы только начинается. Следует отметить, что сам гликолиз не требует кислорода, но кислород обычно включается в дискуссии об аэробном дыхании и, следовательно, клеточном дыхании, поскольку он необходим для синтеза пирувата.