W komórce eukariotycznej, chemiosmoza odbywa się w mitochondriach lub chloroplastach. U prokariontów odbywa się w błonie komórkowej. ATP, źródło energii wykorzystywane przez komórkę do wykonywania wielu jej funkcji, powstaje w procesie chemiosmozy.
Proces chemiosmozy zachodzi na błonie biologicznej. W szczególności obejmuje ruch jonów z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru, w którym są one mniej skoncentrowane. Chemiosmoza jest możliwa dzięki białkom w komórce znanej jako białka transportowe. Błona komórkowa jest przepuszczalna dla niektórych jonów, a nie dla innych z powodu gradientu protonów. Jony wodoru wędrują przez błonę komórkową przez syntazę ATP białka transportowego.
