Oksidativ fosforylering er siste trinn i den cellulære respirasjonen. Denne prosessen kalles også elektrontransportkjeden, siden elektroner overføres fra NADH og FADH via en kjede med molekyler til molekylært oksygen. Hvert molekyl i denne kjeden vil, når elektronet passerer, kunne pumpe et proton (H) ut fra den mitrokondrielle matrix og inn i mitrokondrie-membranen. Dette skaper en pH-gradient, som så kan drive det ATP-produserende molekylet ATP-syntase som også ligger i membranen, slik at ADP omdannes til ATP.