Chemiosmoza to pompowanie protonów przez specjalne kanały w błonach mitochondriów. Powoduje to spadek protonu w dół, przez co protony spontanicznie przemieszczają się. Ten ruch elektronów wytwarza energię, która jest wykorzystywana przez mitochondria do wiązania jonów fosforanowych z difosforanem adenozyny, tworząc trifosforan adenozyny, główną walutę energetyczną komórek.
Chemiosmosis rozpoczyna się od przeniesienia nagich protonów lub jąder wodoru do obszaru o wyższej koncentracji, który działa wbrew normalnym tendencjom dyfuzji. Jako takie, energia musi być używana do przemieszczania protonu. Ta energia pochodzi z łańcucha transportu elektronów. Ten łańcuch transportowy przesuwa elektrony z odbiorników elektronów do donorów elektronów jeden po drugim. Ten ruch ładunków ujemnych jest atrakcyjny dla dodatnio naładowanych protonów, które podążają za łańcuchem. Po zakończeniu transportu elektronów protony zaczynają się spontanicznie przemieszczać przez membranę w kierunku niższego stężenia.
Chemiosmoza występuje pod koniec długiej serii złożonych zmian chemicznych, które przenoszą energię chemiczną z jednej cząsteczki na drugą, począwszy od glukozy aż po ATP. Jeśli źródłem pokarmu nie jest cukier, ale tłuszcz, a zwłaszcza białko, proces generowania ATP jest jeszcze bardziej skomplikowany. Jest to jednak metoda stosowana przez każdy eukariont na Ziemi.
