Tế bào cần oxy để sử dụng hiệu quả glucose trong hô hấp tế bào, phương pháp chính mà hầu hết các sinh vật sử dụng để thu năng lượng. Các liên kết oxy với các phần của phân tử glucose, giải phóng nước, carbon dioxide và a lượng lớn năng lượng. Sau đó, các tế bào sử dụng năng lượng đó để tạo ra adenosine triphosphate, thường được viết tắt là ATP, đơn vị tiền tệ năng lượng chính mà tế bào sử dụng.
Ôxy được nhiều tế bào sử dụng để xử lý các nguồn năng lượng và quá trình trao đổi chất dựa trên ôxy là hiệu quả nhất, nhưng không phải tế bào nào cũng yêu cầu. Một số ít sống trong môi trường oxy thấp hoàn toàn không sử dụng nó, và nó thường gây độc cho những sinh vật này. Quá trình lên men là một ví dụ về việc các tế bào sử dụng các nguồn năng lượng không có oxy, nhưng nó kém hiệu quả hơn nhiều so với quá trình hô hấp của tế bào.
Oxy thực sự là một hóa chất nguy hiểm nói chung và mặc dù các tế bào sử dụng nó được hưởng lợi rất nhiều từ nó, chúng cũng phải có biện pháp bảo vệ chống lại các tác động độc hại của nó. Oxy rất hữu ích vì nó phản ứng mạnh với carbon và hydro trong glucose, nhưng đây là những thành phần chính của cấu trúc DNA và protein tế bào, tất cả đều có thể bị oxy tấn công và phá hủy. Điều này đặc biệt đúng trong trường hợp của các gốc tự do, các nguyên tử oxy đơn lẻ có phản ứng cao được tạo ra liên tục trong quá trình hô hấp của tế bào.
