Quá trình phosphoryl hóa oxy hóa diễn ra trong và xung quanh màng của ty thể ở tế bào nhân thực. Quá trình phosphoryl hóa oxy hóa là quá trình tạo ra adenosine triphosphate, đơn vị tiền tệ năng lượng chính của tất cả các tế bào, bằng cách sử dụng oxy làm điện tử cuối cùng người chấp nhận. Hai bước chính của quá trình phosphoryl hóa oxy hóa là vận chuyển điện tử và hóa chất hóa học, cả hai đều sử dụng chuyển động của các hạt mang điện để truyền năng lượng.
Quá trình phosphoryl hóa oxy hóa là phương pháp chính nhờ đó các tế bào nhân thực sản xuất ATP một cách hiếu động. Bước trước khi oxy hóa phosphoryl hóa, đường phân, tạo ra ATP, nhưng với số lượng nhỏ hơn nhiều. Quá trình đường phân cũng diễn ra từ ty thể. Quá trình phosphoryl hóa oxy hóa bắt đầu bằng cách sử dụng sự vận chuyển điện tử để di chuyển các điện tử giữa các phân tử khác nhau trong ti thể. Điều này cũng dùng để hút các proton, là hạt nhân hydro không có điện tử, xuyên qua màng của ti thể. Sự chuyển động này đi vào một khu vực tập trung cao hơn để chống lại các xu hướng khuếch tán. Vì vậy, nó đòi hỏi năng lượng.
Khi các electron ngừng di chuyển các proton, chúng sẽ được giải phóng để di chuyển trở lại qua màng ty thể trong một quá trình được gọi là hóa chất. Quá trình di chuyển các proton theo một hướng cần năng lượng, và sự di chuyển tự phát trở lại qua màng sẽ giải phóng nó. Chính năng lượng này được sử dụng để liên kết một nhóm photphat với ADP, tạo ra ATP.
