有氧氧化是细胞通过氧气参与下，将葡萄糖等有机物质彻底分解成二氧化碳和水的过程，并在此过程中生成大量的能量载体分子ATP。具体来说，一个葡萄糖分子在完全的有氧条件下可以产生30-32个ATP分子。
这个过程主要分为三个阶段：首先是糖酵解，在细胞质中发生，将一个葡萄糖分子分解为两个丙酮酸分子，并在此过程中净生成2个ATP；接着是三羧酸循环（TCA循环或柠檬酸循环），在细胞的线粒体基质中进行，每个丙酮酸分子通过一系列反应最终被完全氧化成二氧化碳和水，同时产生少量的ATP以及大量的NADH和FADH2等高能电子载体；最后是氧化磷酸化，在线粒体内膜上发生，利用上述阶段产生的NADH和FADH2中的高能电子在电子传递链中流动时释放的能量，驱动ATP合成酶产生大量ATP。根据理论计算和实验测定的结果，整个有氧氧化过程大约可以生成30-32个ATP分子。
