Die Atmungskette ist ein Spezialfall einer Elektronentransportkette und bildet zusammen mitder *Chemiosmosis den Prozess der oxidativen Phosphorylierung.

Durch NADH und FADH2 angelieferte Elektronen werden in einer Reihe von Redoxvorgängen auf ein Oxidationsmittel übertragen. So wird – insbesondere bei Eukaryoten – die exergonische Verbindung von Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (1/2 O2) zu Wasser in Einzelschritte aufgeteilt.Anstelle einer unter Umständen explosionsartigen Wärmeentwicklung wird die freiwerdende Energie dazu genutzt, aus ADP und Phosphat wieder ATP zu synthetisieren (oxidative Phosphorylierung).

Die an die Wasserstoff- und Elektronenüberträger NADH und FADH2 gebundenen Elektronen und der daran gebundene Wasserstoff entstammen der Oxidation externer Elektronendonatoren, etwa – mittels des Citratzyklus – dem Abbau von Fettsäuren und der Glykolyse.

Chemiosmosis = Vorgang in den Mitochondrien, bei dem je 3 Komplexe der inneren Membran Protonen von der Matrix in den Membranzwischenraum pumpen. Der entstehende H + -Gradient sorgtfür einen Rückstrom von H + durch die ATP-Synthase in die Matrix, was die ATP-Synthese auslöst.