ينتج التنفس الخلوي ٣٠-٣٢ جزيء أدينوسين ثلاثي الفوسفات لكل جزيء جلوكوز. على الرغم من أن معظم أدينوسين ثلاثي الفوسفات ينتج عن الفسفرة المؤكسدة وسلسلة نقل الإلكترون (ETC) ، يتم اكتساب ٤ أدينوسين ثلاثي الفوسفات مسبقاً (٢ من تحلل السكر و ٢ من دورة حمض الستريك).

يتم تضمين سلسلة نقل الإلكترون في غشاء الميتوكوندريا الداخلي ويتكون من أربعة معقدات بروتينية رئيسية و سينثيز أدينوسين ثلاثي الفوسفات. يقوم NADH و FADH2 بتمرير الإلكترونات إلى هذه المجمعات ، والتي بدورها تضخ البروتونات في الفضاء بين الغشاء. هذا التوزيع للبروتونات يولد تدرج تركيز عبر الغشاء. يؤدي التدرج إلى إنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات عندما تتدفق البروتونات مرة أخرى إلى مصفوفة الميتوكوندريا عبر سينثيز أدينوسين ثلاثي الفوسفات.

مقابل كل إلكترونين مُدخَلين يمررهما NADH إلى المركب I ، يضخ كل من المركبين I و III ٤ بروتونات ويضخ المركب IV بروتونان ، بإجمالي ١٠ بروتونات. لا يشارك المركب II في سلسلة الإلكترون التي بدأها NADH. ومع ذلك ، فإن FADH₂ يمرر إلكترونين إلى المركب II ، لذلك يتم ضخ ما مجموعه ٦ بروتونات لكل FADH₂ ؛ ٤ بروتونات عبر المركب III و ٢ عبر المركب IV.

هناك حاجة إلى أربعة بروتونات لتخليق ١ أدينوسين ثلاثي الفوسفات. نظراً لأنه يتم ضخ ١٠ بروتونات لكل NADH ، فإن ١ NADH ينتج ٢,٥ (١٠\٤) أدينوسين ثلاثي الفوسفات. يتم ضخ ستة بروتونات لكل FADH₂ ، لذا فإن ١ FADH₂ ينتج ١,٥ (٦\٤) أدينوسين ثلاثي الفوسفات.

ينتج التنفس الخلوي بحد أقصى ١٠ NADH و ٢ FADH₂ لكل جزيء جلوكوز. نظراً لأن NADH واحد ينتج ٢,٥ أدينوسين ثلاثي الفوسفات و FADH₂ واحد ينتج ١,٥ أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، يتبع ذلك إنتاج ٢٥ أدينوسين ثلاثي الفوسفات + ٣ أدينوسين ثلاثي الفوسفات بواسطة الفسفرة المؤكسدة. يتم إنتاج أربعة أدينوسين ثلاثي الفوسفات قبل الفسفرة المؤكسدة ، والتي تنتج ٣٢ أدينوسين ثلاثي الفوسفات كحد أقصى لكل جزيء جلوكوز.

الأهم من ذلك ، يحدث تحلل السكر في العصارة الخلوية وتقع سلسلة نقل الإلكترون في الميتوكوندريا (في حقيقيات النوى). غشاء الميتوكوندريا غير منفذ لـ NADH ، وبالتالي فإن إلكترونات ٢ NADH التي يتم إنتاجها بواسطة تحلل السكر تحتاج إلى نقلها إلى الميتوكوندريا. بمجرد دخول الميتوكوندريا ، يمكن تمرير الإلكترونات إلى NAD⁺ أو FAD. بالنظر إلى إنتاجية أدينوسين ثلاثي الفوسفات المختلفة اعتماداً على حامل الإلكترون ، فإن العائد الكلي للتنفس الخلوي هو ٣٠ إلى ٣٢ أدينوسين ثلاثي الفوسفات لكل جزيء جلوكوز.