La maggior parte dell'attività metabolica in una cellula avviene nel mitocondrio. Questo organello è responsabile della generazione di ATP attraverso un processo noto come fosforilazione ossidativa.
Sia gli acidi grassi che i carboidrati sono metabolizzati all'interno del mitocondrio. Lo scopo di questa ripartizione è produrre il maggior numero possibile di ATP attraverso il processo di glicolisi e il ciclo dell'acido citrico. L'ATP viene quindi utilizzato per alimentare altri processi che si verificano nel resto della cella.
Il mitocondrio è un organello unico in quanto ha una sua variante di DNA. Ciò consente all'organo di produrre le proprie proteine, tRNA e rRNA. Si pensa che i mitocondri originariamente iniziarono la vita all'interno delle cellule batteriche, ma successivamente trasferiti a cellule eucariotiche complesse. Questo è noto come teoria endosimbiotica.