对于每一个经历细胞呼吸的葡萄糖分子，柠檬酸循环进行两次;这是因为糖酵解（有氧呼吸的第一阶段）每一个葡萄糖分子产生两个丙酮酸分子。在丙酮酸氧化（第二阶段有氧呼吸）中，每个丙酮酸分子转化为乙酰辅酶A的一个分子，进入柠檬酸循环。因此，对于每一个葡萄糖分子，产生两个乙酰辅酶A分子。两个乙酰辅酶A分子中的每一个都经过一次柠檬酸循环。

柠檬酸循环始于乙酰辅酶A和草酰乙酸的融合形成柠檬酸。对于每个乙酰辅酶A分子，柠檬酸循环的产物是两个二氧化碳分子，三个NADH分子，一个FADH2分子，一个GTP／ATP分子。因此，对于每一个葡萄糖分子（产生两个乙酰辅酶A分子），柠檬酸循环产生四个二氧化碳分子、六个NADH分子、两个FADH2分子和两个GTP/ATP分子。柠檬酸循环也会再生草酰乙酸，一种启动循环的分子。

虽然柠檬酸循环的ATP收率很低，但辅酵素NADH和FADH2是细胞呼吸、氧化磷酸化终末期ATP生成的关键。这些辅酶作为电子载体，将其电子贡献给电子传递链，最终驱动细胞呼吸产生的大部分ATP的产生。