Procesy, które nie wymagają tlenu są określane jako procesy beztlenowe, których powszechnym przykładem jest fermentacja. Fermentacja to proces, który rozkłada cząsteczki cukru bez obecności tlenu. Jest to alternatywny sposób wytwarzania komórek ATP przez komórki.
Ponieważ na Ziemi pojawiły się bardzo małe ilości tlenu, kiedy pierwsze żywe komórki pojawiły się na Ziemi, większość starożytnych organizmów wytwarzała energię poprzez beztlenowe oddychanie. Dopiero po tym, jak pierwsze rośliny wytworzyły wystarczającą ilość tlenu, by mógł się on nagromadzić w atmosferze, zaczął dominować bardziej wydajny proces oddychania tlenowego. Na Ziemi wciąż jest wiele bakterii beztlenowych, a oddychanie beztlenowe występuje w wielu miejscach, gdy tlen nie jest dostępny.
