La fosforilación oxidativa es el proceso por el cual los electrones se transfieren desde el NADH y FAD2 al O2 a través de tres complejos proteicos de la membrana mitocondrial interna, generando un gradiente de protones que permite la síntesis de ATP. Fue descrito por la hipótesis quimiosmótica de Peter Mitchell en 1961, la cual postula que la energía para la síntesis de ATP proviene de la formación de un gradiente químico por el cual los protones son bombeados fuera de la mitocondria.