Митохондрии и пероксисомы являются органеллами, которые являются основными местами использования кислорода в эукариотических клетках. Митохондрии выполняют клеточное дыхание – процесс, который преобразует энергию из пищи в АТФ – основную форму энергии, используемой клетками. Пероксисомы выполняют различные функции, в первую очередь разбивая различные вещества, такие как жирные кислоты.

Пероксисомы содержат до 50 ферментов и окружены одной мембраной. Они выполняют окислительные реакции, которые распадают молекулы и производят перекись водорода (H₂O₂) в качестве побного продукта. H₂O₂ токсичен для клеток, но пероксисома содержит фермент каталазы, который преобразует H₂O_{2 в безвредную} воду и кислород. Кроме того, каталаза использует H₂O₂ для распада алкоголя в печени на альдегид и воду. Однако, так как H₂O_{2 производится} в очень низких количествах в организме, другие ферменты в первую очередь ухудшают алкоголь.

Важнейшей функцией пероксисомы является распад жирных кислот в процессе, называемом «окисление». Полученный продукт - ацетил-КоА - высвобождается в цитозол и может попасть в митохондрии, где он используется для производства АТФ. В клетках млекопитающих митохондрии также проводят окисление, а также используют продукты из катаболизма других источников энергии, таких как глюкоза, для производства АТФ.

Митохондрии окружены двойной мембраной: гладкой внешней мембраной и внутренней мембраной, которая имеет много складок, называемых cristae. Внутри внутренней мембраны находится область, называемая матрицей. Во время клеточного дыхания пируват от распада глюкозы в цитоплазме попадает в матрицу, где попадает в цикл лимонной кислоты. Затем окислительное фосфорилирование через электронную транспортную цепочку происходит во внутренней мембране митохондрий, что приводит к выработке значительного количества АТФ. Кристы увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны, обеспечивая больше регионов для производства АТФ.

И пероксисомы, и митохондрии самовоспроизводяются, но митохондрии дополнительно имеют свою ДНК и рибосомы, что позволяет им производить свои белки. Митохондрии и пероксисомы оба высоко сосредоточены в клетках, где они необходимы больше всего. Например, клетки печени, которые распадают токсичные вещества в крови, имеют большое количество пероксисом, а мышечные клетки, которые имеют большие потребности в энергии, богаты митохондриями.