Durante o metabolismo energético, o processo que ocorre na presença de oxigênio e no interior das mitocôndrias é a respiração celular aeróbica. Esse processo é responsável pela produção de ATP, utilizando oxigênio para oxidar moléculas de glicose e gerar energia. As outras opções, como respiração celular anaeróbica, fotossíntese e fermentação, não ocorrem nas mitocôndrias ou não utilizam oxigênio.