La cadena respiratoria es la etapa de la respiración celular que ocurre dentro de la mitocondria, precisamente en su membrana interna plegada.
También denominada de cadena de transporte de electrones, realiza el transporte de átomos de hidrógeno energizados, es decir, electrones, a partir de sustancias aceptoras intermediarias (NAD y FAD) procedentes de la glucosa y del ciclo de Krebs.
Estas sustancias llevan los protones H+ hasta la membrana interna de la mitocondria, donde son liberados en la cadena respiratoria formada por proteínas transmembranales llamadas proteínas transportadoras.
Desde ese punto son liberados electrones y el protón es gradualmente procesado y almacenado en el espacio entre las membranas interna y externa. Así, será forzado a transponer por difusión una última proteína (ATP sintasa) que genera flujo capaz de promover energía suficiente para ser absorbida en la reacción de conversión de ADP (adenosín difosfato), molécula energética utilizada en el metabolismo celular.
Los electrones resultantes de la cadena respiratoria son captados por moléculas de oxígeno, funcionando como aceptores finales de electrones, produciendo agua.