La etapa uno de la respiración celular es la glucólisis. La glucólisis es la división, o lysis de glucosa. La glucólisis convierte la glucosa 6-carbono en dos moléculas de piruvato 3-carbono. Este proceso ocurre en el citoplasma de la célula, y ocurre en la presencia o ausencia del oxígeno. Durante la glucólisis una pequeña cantidad de NADH se hace ya que hay dos ATP. El NADH temporalmente almacena energía, que será usada en la etapa tres.

En la presencia de oxígeno, bajo condiciones aeróbicas entra piruvato a la mitocondria para proceder al ciclo de Krebs. La segunda etapa de la respiración celular es la transferencia de energía en piruvato, que es la energía inicialmente en glucosa, en NADH y FADH ₂ . Una pequeña cantidad de ATP también es hecha durante este proceso. Este proceso ocurre en un ciclo continuo, llamado tras quien lo descubrió, Hans Krebs. El ciclo de Krebs usa una molécula de 2-carbono (acetilo-CoA) derivado del piruvato y produce dióxido de carbono.

La etapa tres de la respiración celular es el uso de NADH y FADH 2 para generar ATP. Esto ocurre en dos partes. Primero, el NADH y FADH ₂ para generar ATP. Esto ocurre en dos partes. Primero, el NADH y FADH ₂ entran a una cadena de transporte de electrones, donde su energía es usada para bombear, por transporte activo, protones (H ⁺ ) fuera del tilacoide. Esto establece una gradiente de protón a lo largo de la membrana tilacoidal. Estos protones entonces fluyen de vuelta hacia el tilacoide por difusión facilitada. Durante este proceso, se hace ATP agregando fosfato orgánico al ADP. Por cada glucosa que inicia la respiración celular, en presencia de oxígeno (condiciones aeróbicas), se generan 36-38 ATP. Sin oxígeno, bajo condiciones anaeróbicas mucho menos (¡sólo dos!) ATP son producidos.