生物的生命活動都需要消耗能量，這些能量來自生物體內糖類、脂類和蛋白質等有機物的氧化分解。生物體內的有機物在細胞內經過一係列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產物，並且釋放出能量的總過程，叫做呼吸作用（又叫生物氧化）。
生物的呼吸作用包括有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。
有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過酶的催化作用，把糖類等有機物徹底氧化分解，產生出二氧化碳和水，同時釋放出大量能量的過程。有氧呼吸是高等動物和植物進行呼吸作用的主要形式，因此，通常所說的呼吸作用就是指有氧呼吸。細胞進行有氧呼吸的主要場所是線粒體。一般說來，葡萄糖是細胞進行有氧呼吸時最常利用的物質。
有氧呼吸的全過程，可以分為3個階段：第一個階段，一個分子的葡萄糖分解成兩個分子的丙酮酸，在分解的過程中產生少量的氫（用\[H\]表示），同時釋放出少量的能量。這個階段是在細胞質基質中進行的；第二個階段，丙酮酸經過一係列的反應，分解成二氧化碳和氫，同時釋放出少量的能量，這個階段是在線粒體中進行的；第三個階段，前兩個階段產生的氫，經過一係列的反應，與氧結合而形成水，同時釋放出大量的能量。這個階段也是在線粒體中進行的。以上3個階段中的各個化學反應是由不同的酶來催化的。在生物體內，1摩爾的葡萄糖在徹底氧化分解以後，共釋放出2870千焦的能量，其中有1161千焦左右的能量儲存在ATP中，其餘的能量都以熱能的形式散失了。
生物進行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸。那麼，生物在無氧條件下能不能進行呼吸作用呢？科學家通過研究發現，生物體內的細胞在無氧條件下能夠進行另一類型的呼吸作用——無氧呼吸。
無氧呼吸一般是指細胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物質分解成為不徹底的氧化產物，同時釋放出少量能量的過程。這個過程對於高等植物、高等動物和人來說，稱為無氧呼吸。如果用於微生物（如乳酸菌、酵母菌），則習慣上稱為發酵。細胞進行無氧呼吸的場所是細胞質基質。蘋果儲藏久了，為什麼會有酒味？高等植物在水淹的情況下，可以進行短時間的無氧呼吸，將葡萄糖分解為酒精和二氧化碳，並且釋放出少量的能量，以適應缺氧的環境條件。高等動物和人體在劇烈運動時，盡管呼吸運動和血液循環都大大加強了，但是仍然不能滿足骨骼肌對氧的需要，這時骨骼肌內就會出現無氧呼吸。高等動物和人體的無氧呼吸產生乳酸。