Ti thể tạo ra nước, carbon dioxide và năng lượng, dưới dạng phân tử ATP, trong quá trình hô hấp tế bào. Ti thể sản xuất những thứ này bằng cách kết hợp các phân tử glucose và oxy, tạo ra các phân tử và giải phóng một lượng lớn năng lượng. Đây là quá trình chính mà hầu hết các sinh vật đáp ứng nhu cầu năng lượng của chúng.
Có hai bước chính để tạo ra carbon dioxide, nước và năng lượng từ glucose và oxy. Bước đầu tiên là quá trình đường phân, không diễn ra trong ti thể mà ở tế bào chất bên ngoài chúng. Tế bào sử dụng các enzym để phân hủy glucose, có sáu nguyên tử carbon, thành hai phân tử pyruvate, mỗi phân tử có ba nguyên tử carbon. Quá trình này giải phóng một lượng nhỏ năng lượng nhưng không cần oxy.
Khi thiếu oxy, một số tế bào, chẳng hạn như tế bào cơ, có thể tự sử dụng đường phân để tạo ra năng lượng, nhưng nó rất kém hiệu quả so với hô hấp toàn bộ tế bào. Quá trình này thường tạo ra axit lactic hoặc etanol chứ không phải nước và carbon dioxide.
Nếu có oxy, pyruvate di chuyển vào ty thể để kết hợp với oxy trong một quá trình được gọi là quá trình phosphoryl hóa oxy hóa. Tên này đề cập đến thực tế là ty thể sử dụng phản ứng với oxy để gắn các ion phốt pho vào ADP, tạo ra ATP.
