O principal traballo que fai a mitocondria é producir ATP, como se pon en evidencia pola gran cantidade de proteínas da membrana interna dedicadas a ese mester. A célula fai isto oxidando produtos de orixe citosólica como glicosa, piruvato ou NADH en varios pasos, nos que as fases finais son mitocondriais.<ref name=Voet/> Este proceso é a [[respiración celular]], ou [[respiración aeróbica]], que depende da presenza de [[Osíxeno (elemento)|osíxeno]]. Cando se limita a cantidade de osíxeno, os produtos glicolíticos deben ser metabolizados anaerobicamente no citosol e non intervén a mitocondria, e obtense deles moita menos enerxía.<ref name=Voet/><ref>{{Cita publicación periódica |author=Rich PR |title=The molecular machinery of Keilin's respiratory chain (HTTP login)|journal=Biochem. Soc. Trans. |volume=31 |issue=Pt 6 |pages=1095–105 |year=2003 |pmid=14641005 |url=http://www.biochemsoctrans.org/bst/031/1095/bst0311095.htm |doi=10.1042/BST0311095}}</ref> Demostrouse recentemente que as mitocondris das plantas poden producir unha pequena cantidade de ATP en ausencia de osíxeno usando no seu lugar [[nitrito]] como [[aceptor final de electróns]].<ref name="pmid17333252">{{Cita publicación periódica |author=Stoimenova M, Igamberdiev AU, Gupta KJ, Hill RD |title=Nitrite-driven anaerobic ATP synthesis in barley and rice root mitochondria |journal=Planta |volume=226 |issue=2 |pages=465–74 |year=2007 |pmid=17333252 |doi=10.1007/s00425-007-0496-0}}</ref>
