Fosforilasi oksidatif

Awal mula reaksi terjadi ketika NADH berikatan dengan kompleks I dan menyumbang dua elektron. Elektron tersebut kemudian memasuki kompleks I via FMN, suatu gugus prostetik yang melekat pada kompleks. Tambahan elektron ke FMN mengubahnya menjadi bentuk tereduksi, FMNH. Elektron kemudian ditransfer melalui rangkaian gugus besi-sulfur. Kemudian elektron ditransfer ke Q, mengubahnya menjadi QH, dan menyebabkan 4 ion H terpompa keluar, menuju ke dalam sitoplasma, bukan ke dalam ruang antarmembran, oleh karena kompleks I terikat oleh 3 lapisan membran mitokondria. Pada sel prokariota Escherichia coli dan Klebsiella pneumoniae, kompleks I tidak meletupkan ion H, melainkan ion Na.