Per fare ciò i mitocondri utilizzano l'energia presente nelle molecole che costituiscono gli alimenti (zuccheri, grassi, proteine) e la trasferiscono nelle molecole di ATP. L'ultima fase di questo processo utilizza l'ossigeno ed è detta fosforilazione ossidativa. Durante lo svolgimento di quest'ultima si possono formare dei composti, noti come radicali liberi dell'ossigeno che, se presenti in eccesso, possono causare danni ai costituenti delle cellule e, in particolare, ai mitocondri stessi in un processo noto come stress ossidativo. La cellula, però, è dotata di meccanismi che impediscono l'accumulo di radicali dell'ossigeno e permettono, da un lato, di sostituire i mitocondri danneggiati con altri nuovi, attraverso un meccanismo chiamato biogenesi mitocondriale; dall'altro, di disfarsi di quelli danneggiati con un processo denominato mitofagia, vale a dire digestione dei mitocondri degenerati.