L'ossigeno viene usato come un accettore di elettroni all'interno della catena di trasporto degli elettroni della respirazione aerobica per generare trifosfato di adenosina, o ATP. Questo composto è un componente essenziale nel trasferimento di energia intracellulare. La respirazione cellulare aerobica è in diretto contrasto con la respirazione anaerobica, che non richiede ossigeno.
La respirazione cellulare, sia aerobica che anaerobica, è un processo metabolico che converte l'energia dei nutrienti in ATP e prodotti di scarto. Nel corpo umano, ciò si traduce nella scomposizione del cibo in energia immagazzinata sotto forma di zuccheri e quindi nell'utilizzo di tale zucchero per creare ATP, che consente alle cellule di svolgere funzioni vitali vitali. L'ATP è essenzialmente la "valuta energetica" che consente il trasferimento di energia tra lo zucchero e la cellula.
La respirazione aerobica utilizza l'ossigeno raccolto durante il processo di respirazione anatomica (o respirazione) per facilitare la sintesi di ATP. In questo ruolo, l'ossigeno è un accettore di elettroni all'interno della catena di trasporto degli elettroni che sintetizza l'ATP dai nutrienti. Per completare il processo di sintesi dell'ATP, tuttavia, devono essere presenti anche una serie di enzimi aggiuntivi, principalmente ATP sintetasi.
Il processo di respirazione cellulare aerobica e il ruolo dell'ossigeno all'interno di esso sono forse meglio compresi contrastandoli con la respirazione cellulare anaerobica. La respirazione anaerobica avviene quando un organismo converte i nutrienti in ATP senza la presenza di ossigeno nella catena di trasporto degli elettroni. Vengono invece utilizzate sostanze come fumarato, nitrato, solfato o zolfo.