Las células de la mayoría de los organismos, incluidas las plantas y los animales, obtienen energía utilizable a través de la respiración aeróbica, la versión que requiere oxígeno de la respiración celular. La respiración aeróbica consta de cuatro etapas principales: la glucólisis, la oxidación del piruvato, el ciclo del ácido cítrico y la fosforilación oxidativa. La tercera etapa importante, el ciclo del ácido cítrico, también se conoce como el ciclo de Krebs o ciclo del ácido tricarboxílico (ATC).

Por cada molécula de glucosa que se somete a la respiración celular, el ciclo del ácido cítrico se lleva a cabo dos veces; esto se debe a que la glucólisis (la primera etapa de la respiración aeróbica) produce dos moléculas de piruvato por molécula de glucosa. Durante la oxidación del piruvato (la segunda etapa de la respiración aeróbica), cada molécula de piruvato se convierte en una molécula de acetil-CoA, la entrada en el ciclo del ácido cítrico. Por lo tanto, para cada molécula de glucosa, se producen dos moléculas de acetil-CoA. Cada una de las dos moléculas de acetil-CoA pasa una vez a través del ciclo del ácido cítrico.

El ciclo del ácido cítrico comienza con la fusión de acetil-CoA y oxaloacetato para formar ácido cítrico. Para cada molécula de acetil-CoA, los productos del ciclo del ácido cítrico son dos moléculas de dióxido de carbono, tres moléculas de NADH, una molécula de FADH₂ y una molécula de GTP/ATP. Por lo tanto, por cada molécula de glucosa (que genera dos moléculas de acetil-CoA), el ciclo del ácido cítrico produce cuatro moléculas de dióxido de carbono, seis moléculas de NADH, dos moléculas de FADH2 y dos moléculas de GTP/ATP. El ciclo del ácido cítrico también regenera el oxaloacetato, la molécula que inicia el ciclo.

Mientras que el rendimiento de ATP del ciclo del ácido cítrico es modesto, la generación de coenzimas NADH y FADH₂ es fundamental para la producción de ATP en la etapa final de la respiración celular, la fosforilación oxidativa. Estas coenzimas actúan como portadoras de electrones y donan sus electrones a la cadena de transporte de electrones, impulsando en última instancia la producción de la mayor parte del ATP producido por la respiración celular.