Elektroninsiirtoketjua kutsutaan usein oksidatiiviseksi fosforylaatioksi. Tällä tarkoitetaan sitä, että reaktiosarja fosforyloi eli liittää fosfaattiryhmän ADP-molekyyleihin, jolloin syntyy ATP-molekyylejä. Oksidatiivisuudella tarkoitetaan sitä, että reaktio kuluttaa happea (eng. oxygen).

Elektroninsiirtoketju tapahtuu mitokondrion sisäkalvolla sijaitsevien entsyymien avulla. Pelkistyneet elektroninsiirtäjät luovuttavat elektroninsa elektroninsiirtoketjun entsyymeille. Elektronit siirtyvät elektroninsiirtoketjun entsyymiltä toiselle ja luovuttavat energiaa hapetus-pelkistysreaktioiden avulla. Lopuksi ne luovuttavat elektronit happimolekyylille, joka pelkistyy kahdeksi vesimolekyyliksi.

Elektroninsiirtoketjun entsyymit käyttävät hapetus-pelkistysreaktioista saamansa energian pumppaamalla vetyioneja eli protoneja mitokondrion sisältä ulkopuolelle. Lisäksi hapen pelkistyminen kuluttaa vetyioneja mitokondrion sisäpuolelta. Tämän vuoksi mitokondrion sisäkalvon eri puolille syntyy protonigradientti eli pitoisuusero. Mitokondrion sisällä on siis protoneista vajausta kun taas sisätilan ulkopuolella protoneja on ylimäärin.

Vetyionien pumppaamisesta syntynyt varausero pyrkii tasoittumaan (katso diffuusio). Mitokondrion sisäkalvolla oleva ATP-syntaasimolekyyli hyödyntää protonien pitoisuuseroon varastoitunutta energiaa. ATP-syntaasin kautta vetyionit pääsevät virtaamaan takaisin mitokondrion sisään. Se hyödyntää virtauksessa vapautuvan energian ja tuottaa vetymolekyylien virtauksen avulla ADP:stä ja fosfaatista ATP:tä. ATP-syntaasimolekyyli on kuin vesivoimala, joka muuttaa energiaerosta talteen ottamansa energian toiseen muotoon.

Prosessia, jossa solu hyödyntää vetyionieroon perustuvaa energiaa, kutsutaan kemiosmoosiksi. Vastaavaa ilmiötä hyödynnetään myös kasvisoluissa fotosynteesin yhteydessä (kappale 8).