Fermentacja kwasu mlekowego odbywa się w warunkach beztlenowych. Podczas fermentacji kwasu mlekowego w komórkach pirogronian powstający podczas glikolizy przekształca się w kwas mlekowy przez utlenianie nośnika elektronów.
Podczas oddychania komórkowego reakcje glikolizy rozkładają glukozę, cząsteczkę o sześciu atomach węgla, na dwie cząsteczki pirogronianu, cząsteczkę z trzema atomami węgla. Glikoliza zmniejsza również nośnik elektronów NAD + (dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy) do NADH. W normalnych warunkach cząsteczki pirogronianu są przesyłane przez cykl kwasu cytrynowego, a cząsteczki NADH są przesyłane przez transport łańcucha elektronów, aby utlenić go z powrotem do NAD +, który następnie zawraca się i stosuje w nowej reakcji glikolizy. Celem całego procesu oddychania komórkowego jest wytwarzanie cząsteczek ATP (trifosforanu adenozyny), który jest walutą energetyczną komórki.
Jednakże, gdy w komórce nie ma wystarczającej ilości tlenu, pirogronian nie może przedostać się do cyklu kwasu cytrynowego, a NADH nie może zostać wysłany do łańcucha transportu elektronów. Zazwyczaj takie stany występują w okresach intensywnej aktywności fizycznej, gdy dopływ tlenu do tkanki mięśniowej nie spełnia faktycznych wymagań tkanki. W takich przypadkach pirogronian jest fermentowany do kwasu mlekowego przez enzym zwany dehydrogenazą mleczanową. Reakcja redukcji, która przekształca pirogronian w kwas mlekowy, z kolei utlenia NADH do NAD +, który ponownie wchodzi w cykl glikolizy. Ten proces, który odbywa się w warunkach beztlenowych, nazywa się fermentacją kwasu mlekowego.
