La respiración celular es principalmente un proceso de disimulación que produce energía y un fenómeno exhibido por todos los organismos vivos (plantas, animales y microorganismos).

En este proceso, las sustancias que contienen mucha energía, generalmente los carbohidratos (almidón, glucógeno, sacarosa, glucosa) o las proteínas o los lípidos se descomponen de forma gradual, bajo control enzimático, en sustancias más simples de menor contenido energético. La energía se libera en ciertos estados específicos en forma de fosfato de alta energía (~ P) que se atrapan en ADP (difosfato de adenosina) y se almacenan en enlaces pirofosfatos de ATP (trifosfato de adenosina).
La respiración celular es un proceso de oxidación biológica de materiales alimenticios (sustratos respiratorios o moléculas de combustible) en una célula, utilizando O2 molecular, produciendo CO2 y H2O, y liberando energía en pequeños pasos y almacenándola en formas biológicamente útiles, generalmente ATP (trifosfato de adenosina).
Los sustratos respiratorios pueden ser carbohidratos, grasas, proteínas y ácidos orgánicos.

La respiración celular se asemeja a la combustión ordinaria o la quema en la ruptura de enlaces químicos, el uso de oxígeno, la producción de dióxido de carbono y la liberación de energía, pero hay algunas diferencias fundamentales entre los dos procesos.

La combustión libera una gran cantidad de energía en un solo paso, y la mayor parte de ella se transforma en calor y, a veces, en luz, y aumenta considerablemente la temperatura. La respiración celular libera energía en pasos, y cada paso de liberación de energía se combina con la síntesis de ATP. Solo una pequeña cantidad de energía se disipa en forma de calor. La respiración se puede llamar «ardor lento».