La respiración celular tiene lugar en las orgánulas llamadas mitocondrias. Las mitocondrias absorben la glucosa, un tipo de azúcar, y la transforman en presencia de oxígeno en una molécula rica en energía llamada ATP o adenosina trifosfato. Para cada molécula de glucosa, se hacen 36 moléculas de ATP.
Las células animales tienen un promedio de 1,000 a 2,000 mitocondrias cada una. Las células que tienen una mayor necesidad de energía, como el cerebro y las células musculares, tienen muchas más mitocondrias. Las mitocondrias están formadas por una membrana interna y externa. La membrana externa es más permeable y permite que las proteínas pequeñas, ATP, iones y nutrientes pasen a través. La membrana interna es menos permeable y solo permite que el dióxido de carbono, el oxígeno y el agua pasen libremente. La maquinaria y las enzimas utilizadas para hacer ATP se encuentran dentro de la membrana interna.