Ląstelių kvėpavimas yra procesas, kurio metu ląstelės įvairias cheminės energijos formas paverčia adenozino trifosfatu arba ATP – molekule, kuri naudojama „pernešti“ naudojamą ląstelių energiją. Ląstelių kvėpavimas gali vykti skirtingais mechanizmais, atsižvelgiant į ląstelės aplinkos sąlygas kvėpavimo proceso metu. Pavyzdžiui, deguonis yra pagrindinis veiksnys – kvėpavimas vyksta skirtingais mechanizmais aerobinėmis sąlygomis arba sąlygomis, kai yra deguonies, nei anaerobinėmis sąlygomis arba sąlygomis, kai deguonies nėra. Kai kurie organizmai gali keisti aerobinį ir anaerobinį kvėpavimo režimą pagal aplinkos sąlygas, tačiau tokiais atvejais anaerobinis kvėpavimas paprastai nėra tvarus ilgą laiką.
Aerobinis kvėpavimas yra ląstelių kvėpavimas, kuriam reikalingas deguonis. Žmonės ir daugelis kitų organizmų naudojasi šia kvėpavimo forma, nes deguonies cheminės savybės leidžia labai efektyviai perduoti energiją. Aerobiniam ląstelių kvėpavimui reikalingas deguonis tiekiamas kvėpuojant; kai deguonies suvartojimas yra nepakankamas, kad būtų pakankamai deguonies, trumpalaikiai anaerobiniai mechanizmai turi būti papildyti aerobiniais mechanizmais.
Energiją perduodančių kvėpavimo procesų metu naudojamos žaliavos gaunamos vartojant maistą, kuris suskaidomas į cheminę formą, kuri gali būti panaudota kvėpavimo metu vykstančių reakcijų metu. Reikėtų pažymėti, kad pats ląstelių kvėpavimas reikalauja energijos, nes tam, kad būtų galima pagaminti daugiau, naudojama šiek tiek ATP.
Kai kuriais atvejais aerobinio ląstelių kvėpavimo nepakanka, kad būtų užtikrinta visa energija, reikalinga organizmo ląstelių poreikiams tenkinti. Tai įprasta, kai žmogus užsiima sportine praktika, kuri labai apkrauna raumenis. Aerobiniai mechanizmai nepajėgūs patenkinti raumenų energijos poreikių, todėl energijos gamybai papildyti suaktyvinamas procesas, vadinamas fermentacija. Šis procesas yra daug mažiau efektyvus nei jo aerobinis atitikmuo, nes vienoje naudojamoje gliukozės molekulėje susidaro tik dvi ATP molekulės, palyginti su 38, naudojant aerobinius mechanizmus. Taip pat susidaro daug energijos turinčių atliekų, kurių fermentacijos metu negalima suskaidyti į tinkamas formas.
Kai kurie organizmai gyvena anaerobinėmis sąlygomis ir atitinkamai turi ląstelių kvėpavimo procesus, kuriuose nėra deguonies. Kai kurie iš šių organizmų iš tikrųjų mirs esant deguoniui; tokie organizmai vadinami privalomais anaerobais. Dauguma organizmų, kurie pirmiausia naudoja tokius ląstelinio kvėpavimo mechanizmus, yra maži ir nesudėtingi, jiems paprastai trūksta energijos poreikių, tokių kaip raumenų judėjimas ir sudėtingi virškinimo procesai.