此酶催化的反应为NADH被辅酶Q10，即线粒体膜上的一种脂溶性醌类“泛醌”（在下面公式中写作Q）所氧化，同时转移两个电子：formula_1这个反应乃至于整个电子链，是从NADH分子与复合体I结合及放出两个电子而开始。电子通过附着在其上的黄素单核苷酸（FMN）辅基进入复合体I。电子的加入使FMN转换为它的还原形式，FMNH。电子随后通过一系列存在于复合体中的第二种辅基铁硫簇转移。复合体I中存在两种铁硫簇，[2Fe-2S]和[4Fe-4S]。电子穿过复合体时，有4个质子从基质泵入膜间隙。尚不清