Aerobinis metabolizmas naudoja deguonį, kad pašalintų energiją iš gliukozės ir saugo ją biologinėje molekulėje, vadinamoje adenozino trifosfatu (ATP). ATP yra žmogaus kūno energijos šaltinis, o skaidant ATP molekules išsiskiria energija, kuri naudojama įvairiems biologiniams procesams, įskaitant molekulių judėjimą per membranas. Aerobinis metabolizmas taip pat vadinamas aerobiniu kvėpavimu, ląstelių kvėpavimu ir aerobiniu ląstelių kvėpavimu. Anaerobinis metabolizmas yra kita metabolizmo forma, tačiau ji vyksta be deguonies, tačiau žmogaus kūnas nėra sukurtas taip, kad ilgą laiką išlaikytų anaerobinį kvėpavimą, o tai sukelia didelį stresą.
Pirmasis aerobinio metabolizmo etapas vadinamas glikolize. Glikolizė vyksta ląstelės citoplazmoje. Sudėtingus cukrus įvairūs fermentai skaido į gliukozę, o ši gliukozė toliau skaidoma į dvi piruvo rūgšties molekules, kitaip dar vadinamas piruvatu. Šio skilimo metu išsiskirianti energija yra saugoma dviejose ATP molekulėse. Glikolizė yra unikali tuo, kad tai vienintelis metabolizmo etapas, vykstantis citoplazmoje, o kitos dvi stadijos vyksta mitochondrijų viduje.
Antrajame aerobinio metabolizmo etape, vadinamame citrinų rūgšties ciklu, dvi piruvato molekulės naudojamos energijos turinčioms redukuojančioms molekulėms, kurios vėliau naudojamos kvėpavimo procese, sukurti. Kai kurios iš šių molekulių, jei reikia, gali būti tiesiogiai paverstos ATP, nors taip nutinka ne visada. Vanduo ir anglies dioksidas susidaro kaip šio ciklo atliekos, todėl žmonės įkvepia deguonį ir iškvepia anglies dioksidą. Citrinų rūgšties ciklas, kaip ir glikolizė, duoda 2 ATP.
Paskutinis aerobinio metabolizmo etapas vadinamas elektronų transportavimo grandine ir vyksta ant vidinės mitochondrijos membranos. Šiame etape daug energijos turinčios molekulės, gautos iš citrinų rūgšties ciklo, yra naudojamos palaikyti teigiamo krūvio gradientą, vadinamą chemiosmotiniu gradientu, kuris naudojamas daugybei ATP molekulių generuoti. Šis žingsnis generuoja daugiausiai ATP iš aerobinio metabolizmo proceso, sukuriant vidutiniškai apie 32 ATP molekules. Po to, kai elektronų transportavimo grandinė sukuria ATP, daug energijos turinčios molekulės gali būti pakartotinai panaudotos citrinų rūgšties cikle.
Aerobinis metabolizmas sukuria maždaug 36 ATP molekules. Anaerobinis kvėpavimas sukuria tik apie dešimt procentų to kiekio. Deguonies naudojimas yra svarbiausias elektronų transportavimo grandinės pabaigoje, nes jis padeda chemosmotiniam gradientui. Nuo deguonies priklausomo metabolizmo egzistavimas yra priežastis, kodėl mitochondrijos paprastai žinomos kaip kūno jėgainė.