Kun solulla on käytettävissä happea, se siirtää glykolyysissä tuotetut pyruvaatit mitokondrioon sitruunahappokiertoon. Pyruvaattimolekyyli liitetään mitokondriossa koentsyymi A –nimiseen molekyyliin. Samanaikaisesti siitä lohkeaa hiilidioksidimolekyyli. Samassa reaktiossa muodostuu myös yksi pelkistynyt elektroninsiirtäjä (NADH). Pyruvaatista jää jäljelle ainoastaan kaksihiilinen asetyyliryhmä, joka on kiinnittynyt koentsyymi A:han.

Koentsyymi A luovuttaa asetyyliryhmän sitruunahappokiertoon. Sitruunahappokierto on monivaiheinen reaktiosarja, jossa asetyyliryhmä hapetetaan. Lopputuloksena syntyy kaksi hiilidioksidimolekyyliä, pelkistyneitä elektroninsiirtäjiä sekä yksi ATP-molekyyli.

Yhdestä pyruvaattimolekyylistä syntyy siis sitruunahappokierrossa kolme hiilidioksidimolekyyliä. Samanaikaisesti muodostuu pelkistyneitä elektroninsiirtäjiä sekä yksi ATP-molekyyli. Glukoosilta peräisin olevat hiilet ovat siirtyneet hiilidioksidiin ja vedyt pelkistyneisiin elektroninsiirtäjiin.

Sitruunahappokierto ei itse kuluta happea, mutta siinä syntyvät pelkistyneet elektroninsiirtäjät tarvitsevat välillisesti happea, jotta niitä voidaan käyttää uudelleen.

Myös rasvahappojen hajottaminen tapahtuu sitruunahappokierron kautta. Rasvahappoja poltettaessa syntyy runsaasti asetyyliryhmiä, jotka liitetään niin ikään koentsyymi A:han. Siitä eteenpäin ne käyttäytyvät kuten pyruvaattimolekyylit. Tavallisesta rasvahaposta syntyy 8-9 asetyylimolekyyliä, kun glukoosimolekyylistä niitä syntyy vain kaksi. Rasvahappo sisältää siis enemmän energiaa molekyyliä kohden kuin glukoosi.

Myös muista hiilihydraateista, aminohapoista ja lipideistä voidaan tuottaa energiaa muuttamalla ne glykolyysin tai sitruunahappokierron välituotteiksi.

Sitruunahappokiertoa kutsutaan usein löytäjänsä Hans Krebsin mukaan Krebsin kierroksi tai trikarboksyylihappokierroksi.