Trong quá trình hô hấp tế bào, phản ứng đường phân phá vỡ glucose, một phân tử có sáu nguyên tử cacbon, thành hai phân tử pyruvat, một phân tử có ba nguyên tử cacbon. Quá trình đường phân cũng làm giảm chất mang điện tử NAD + (nicotinamide adenine dinucleotide) thành NADH. Trong những trường hợp bình thường, các phân tử pyruvate được gửi qua chu trình axit xitric và các phân tử NADH được gửi qua quá trình vận chuyển chuỗi điện tử để bị oxy hóa trở lại NAD +, sau đó được tái chế và sử dụng trong một phản ứng đường phân mới. Mục tiêu của toàn bộ quá trình hô hấp tế bào là tạo ra các phân tử ATP (adenosine triphosphate), là đơn vị tiền tệ năng lượng của tế bào.
Tuy nhiên, khi không có đủ oxy trong tế bào, pyruvate không thể đi vào chu trình axit xitric, và NADH không thể được gửi đến chuỗi vận chuyển điện tử. Thông thường các tình trạng như vậy xảy ra trong thời gian hoạt động thể chất cường độ cao, khi lượng oxy cung cấp cho mô cơ không đáp ứng được yêu cầu thực tế của mô. Trong những trường hợp như vậy, pyruvate được lên men thành axit lactic bởi một loại enzyme gọi là lactate dehydrogenase. Phản ứng khử chuyển hóa pyruvate thành axit lactic đến lượt nó lại oxy hóa NADH thành NAD +, chất này sẽ quay lại chu trình đường phân. Quá trình này diễn ra trong điều kiện yếm khí được gọi là quá trình lên men axit lactic.
