A etapa inicial da oxidação da glicose ocorre por uma seqüência de reações denominada de glicólise, que se processa no citossol e que produz ATP, (H+ e e-) e piruvato. Nesta via metabólica, ocorrem duas fosforilações por ATP e duas por fosfato inorgânico. Os quatro grupos fosfato são transferidos para ADP, formando quatro moléculas de ATP.

Nas três etapas de consumo da glicose (glicólise, descarboxilação do piruvato e ciclo de Krebs), os ions H+ e os elétrons são produzidos em reações catalisadas por desidrogenases. Algumas desidrogenases utilizam como coenzima NAD+ (nicotinamida adenina dinucleotídeo) e, outras, FAD (flavina adenina dinucleotídeo), derivados das vitaminas nicotinamida e riboflavina, respectivamente.

A oxidação total da glicose libera uma quantidade de energia equivalente a 687 Kcal/mol, mas a conversão de glicose a piruvato libera apenas 47 Kcal/mol. Apesar disto, as células anaeróbicas podem suprir toda a sua demanda energética.

Em condições aeróbicas, o primeiro passo para a oxidação total do piruvato é a sua conversão a acetil-CoA. Esta transformação é realizada nos mitocôndrias, conectando a glicólise ao ciclo de Krebs, e apresenta caráter reversível, sendo catalisada por um sistema multienzimático, denominado de complexo piruvato fosfatase alcalina.

As coenzimas NADH e FADH2 produzidas na oxidação completa de glicose são reoxidadas nos mitocôndrias por um processo que compreende a remoção de seus prótons e elétrons: os prótons são liberados no meio e os elétrons são conduzidos por uma série de transportadores até o oxigênio. Recebendo elétrons, o oxigênio liga-se a prótons do meio, formando água.