Митохондрии встречаются у животных эукариот и представляют собой «силовые растения» клеток, так как эти продолговатые органеллы находятся там, где происходит аэробное дыхание. Аэробное дыхание генерирует от 36 до 38 молекул АТФ или аденозинтрифосфата (основного источника энергии клеток) для каждой молекулы глюкозы (основной топливной валюты организма), которую он потребляет; С другой стороны, гликолиз, для которого не требуется кислород, генерирует только одну десятую этой энергии (4 АТФ на молекулу глюкозы). Бактерии могут выжить только на гликолизе, но эукариоты не могут.

Аэробное дыхание происходит в два этапа, в двух разных местах в митохондриях. Первым шагом является цикл Кребса, серия реакций, которые происходят на митохондриальном матриксе, который сродни нуклеоплазме или цитоплазме в других местах. В цикле Кребса - также называемом циклом лимонной кислоты или циклом трикарбоновой кислоты - две молекулы пирувата, молекулы с тремя атомами углерода, образующейся в гликолизе, входят в матрицу для каждой молекулы потребляемой шестиуглеродной глюкозы. Там пируват подвергается циклу реакций, которые генерируют материал для дальнейших циклов Кребса и, что более важно, высокоэнергетических электронных носителей для следующего шага в аэробном метаболизме, цепи переноса электронов. Эти реакции происходят на митохондриальной мембране и являются средством, с помощью которого молекулы АТФ высвобождаются во время аэробного дыхания.