В еукаріотичних клітинах процес аеробного (кисневого) окислення відбувається в мітохондріях. У аеробних прокаріотів це відбувається на мембрані клітини.
Аеробні стадії відбуваються у ферментах, локалізованих у мітохондріях, «силових установках» клітин, де кисневий газ використовується для отримання енергетичної сполуки АТФ.
Аеробне дихання відбувається від цитоплазми до мітохондрій, тоді як анаеробне дихання відбувається лише у цитоплазмі. Виробляється велика кількість енергії та одночасно виділяється 38 АТФ при аеробному диханні; Виробляється менше енергії, і одночасно при анаеробному диханні виділяється 2 АТФ.
У еукаріотів процес протікає в матриксі мітохондрій.