Los procesos que no requieren oxígeno se conocen como procesos anaeróbicos, un ejemplo común de los cuales es la fermentación. La fermentación es un proceso que descompone las moléculas de azúcar sin la presencia de oxígeno. Es una forma alternativa para que las células fabriquen ATP.
Debido a que había muy poco oxígeno presente cuando aparecieron las primeras células vivas en la Tierra, la mayoría de los organismos antiguos producían energía a través de la respiración anaeróbica. Solo después de que las primeras plantas produjeran suficiente oxígeno para que se acumulara en la atmósfera, el proceso más eficiente de respiración aeróbica se hizo prevalente. Todavía hay muchas bacterias anaeróbicas en la tierra, y la respiración anaeróbica ocurre en muchos lugares cuando el oxígeno no está disponible.