Le cycle de Krebs constitue un élément clé de la respiration cellulaire, travaillant en tandem avec la glycolyse et la chaîne respiratoire pour extraire le maximum d'énergie des molécules nutritives, et il est crucial pour le fonctionnement énergétique des cellules. Le cycle de Krebs commence avec l'entrée d'une molécule d'acétyl-CoA,  produit lors de la dégradation des glucides, des lipides et des acides aminés, entre dans le cycle. L'acétyl-CoA est formé par la décarboxylation de l'acide pyruvique dans la mitochondrie en présence de la coenzyme A (CoA). L'acétyl-CoA apporte un groupe acétyle, qui est ensuite combiné avec l'oxaloacétate pour former du citrate sous l'action de l'enzyme citrate synthase. Le citrate, un composé à six carbones, est ensuite décomposé en isocitrate par l'enzyme aconitase. L'isocitrate subit ensuite une décarboxylation pour former de l'alpha-cétoglutarate sous l'action de l'isocitrate déshydrogénase, libérant du dioxyde de carbone et produisant du NADH. L'alpha-cétoglutarate est transformé en succinyl-CoA par l'alpha-cétoglutarate déshydrogénase. 

Ce processus génère un autre NADH. Le succinyl-CoA est ensuite transformé en succinate par la succinyl-CoA synthétase, libérant de l'ATP par phosphorylation de l'ADP. Ce processus est également connu sous le nom de substrat-niveau de phosphorylation. Le succinate est oxydé en fumarate par la succinate déshydrogénase, produisant du FADH2. Le fumarate est ensuite converti en malate par la fumarase, puis le malate est oxydé en oxaloacétate par la malate déshydrogénase, produisant du NADH. À la fin du cycle, l'oxaloacétate est régénéré, ce qui lui permet de se lier à un nouvel acétyl-CoA pour commencer un nouveau tour du cycle.