植物や動物を含むほとんどの生物の細胞は、酸素を必要とする細胞呼吸である好気呼吸によって、利用可能なエネルギーを得ています。好気呼吸は、解糖、ピルビン酸の酸化、クエン酸回路、酸化的リン酸化の4つの主要な段階で構成されています。第3段階のクエン酸回路は、「クレブス回路」や「トリカルボン酸（TCA）回路」とも呼ばれています。

解糖（好気性呼吸の第1段階）では、グルコース1分子につきピルビン酸が2分子生成されるため、グルコース1分子が細胞呼吸を受けるたびに、クエン酸回路が2回実行されます。ピルビン酸の酸化（好気性呼吸の第2段階）では、1つのピルビン酸分子がクエン酸回路の入力である1つのアセチル-CoA分子に変換されます。したがって、グルコース1分子に対して、アセチル-CoAは2分子生成されます。2つのアセチル-CoA分子は、それぞれクエン酸回路を1回通過します。

クエン酸回路は、アセチル-CoAとオキサロ酢酸が融合してクエン酸を生成することから始まります。アセチル-CoA 1分子に対して、二酸化炭素2分子、NADH3分子、FADH₂ 1分子、GTP/ATP1分子が生成されます。したがって、クエン酸回路では、グルコース1分子（アセチル-CoAを2分子生成）に対して、二酸化炭素は4分子、NADHは6分子、FADH₂は2分子、GTP/ATPは2分子生成されます。また、クエン酸回路では、サイクルを開始する分子であるオキサロ酢酸が再生されます。

クエン酸回路のATP収量はわずかですが、補酵素であるNADHとFADH₂の生成は、細胞呼吸の最終段階である酸化的リン酸化でのATP生成に不可欠です。これらの補酵素は電子伝達体として働き、電子輸送鎖に電子を提供し、最終的には細胞呼吸で生成されるATPの大部分の生成を促します。