Aerob metabolism använder syre för att ta bort energi från glukos och lagrar den i en biologisk molekyl som kallas adenosintrifosfat (ATP). ATP är människokroppens energikälla, och att bryta isär ATP-molekyler frigör energi som används för en mängd olika biologiska processer, inklusive förflyttning av molekyler över membran. Aerob metabolism kallas också aerob andning, cellandning och aerob cellandning. Anaerob metabolism är en annan form av ämnesomsättning, men sker utan syre men människokroppen är inte byggd för att upprätthålla anaerob andning under lång tid, och att göra det orsakar stor stress.
Det första stadiet av aerob metabolism kallas glykolys. Glykolys sker i cellens cytoplasma. Komplexa sockerarter bryts ner till glukos av en mängd olika enzymer, och denna glukos bryts sedan ner ytterligare till två molekyler av pyrodruvsyra, annars känd som pyruvat. Energin som frigörs vid denna nedbrytning lagras i två molekyler ATP. Glykolys är unik genom att det är det enda stadiet av metabolism som sker i cytoplasman, och de andra två stadierna sker inuti mitokondrierna.
I det andra stadiet av aerob metabolism, kallat citronsyracykeln, används de två pyruvatmolekylerna för att skapa energirika reducerande molekyler som används senare i andningsprocessen. Vissa av dessa molekyler kan omvandlas direkt till ATP om det behövs, även om detta inte alltid händer. Vatten och koldioxid produceras som avfallsprodukter från detta kretslopp, vilket är anledningen till att människor andas in syre och andas ut koldioxid. Citronsyracykeln, liksom glykolys, ger 2 ATP.
Slutstadiet av aerob metabolism kallas elektrontransportkedjan och sker på mitokondriernas inre membran. I detta steg används de energirika molekylerna som härrör från citronsyracykeln för att upprätthålla en gradient av positiv laddning, kallad en kemiosmotisk gradient, som används för att generera många molekyler av ATP. Detta steg genererar mest ATP ur den aeroba metabolismprocessen, vilket skapar i genomsnitt cirka 32 ATP-molekyler. Efter att elektrontransportkedjan har genererat ATP är de energirika molekylerna fria att återanvändas av citronsyracykeln.
Aerob metabolism genererar cirka 36 molekyler ATP. Anaerob andning genererar bara cirka tio procent av den mängden. Användningen av syre är viktigast i slutet av elektrontransportkedjan, eftersom det underlättar den kemiosmotiska gradienten. Förekomsten av syreberoende metabolism är anledningen till att mitokondrier är allmänt kända som kroppens kraftpaket.