生物化学将有氧呼吸主要分为两个阶段。第一阶段，是在细胞质里进行的糖酵解:即在无氧条件下把葡萄糖转化为丙酮酸，并产生少量ATP和NADH。第二阶段，是在线粒体进行的柠檬酸循环:即在有氧条件下把丙酮酸转化为二氧化碳和水，并产生少量的GTP和大量的NADH与FADH2。最终，糖酵解和柠檬酸循环所产生的NADH和FADH2进入氧化磷酸化过程，代谢产生大量ATP。至此完成有氧呼吸的全过程。