V biologiji je anaerobno dihanje presnovni proces, s katerim celice proizvajajo kemično energijo brez uporabe kisika. Je vrsta celičnega dihanja, bistveni del presnove in vir vse rasti, razmnoževanja in popravljanja, ki se dogajajo v celicah. Glikoliza, ki pretvarja sladkor v energijske molekule, je glavna vrsta anaerobne poti, ki jo najdemo v večini organizmov. Anaerobni metabolizem olajša pomembne kemične izmenjave med organizmi in okoljem, kot je cikel dušika.
Vsi živi organizmi uporabljajo energijo za svojo rast in razmnoževanje. Celično dihanje je vrsta celičnega metabolizma, ki črpa biokemično energijo iz različnih hranilnih kemikalij in jo pretvori v ATP, univerzalno molekulo za prenos energije. Anaerobno dihanje je vrsta celičnega dihanja, ki se pojavlja v celicah, ki pri presnovi ne uporabljajo molekul kisika. Primarna kemična pot anaerobnega dihanja – razen bakterij, ki zaužijejo ekstremne kovine – je glikoliza, ki razdeli molekulo enostavne sladkorne glukoze na dve molekuli pirovične kisline, pri čemer nastaneta dve molekuli ATP.
Aerobno dihanje – z uporabo kisika – je pogostejše kot anaerobno pri večini višjih organizmov, ki se za dihanje učinkovito zanašajo na kisik. Proizvaja veliko več ATP – 38 molekul – kot glikoliza, ki daje le dve. V najzgodnejših obdobjih razvoja življenja na zemlji pa je bilo v ozračju premalo kisika za presnovo celic, zato so se zanašale na različne druge molekule za anaerobno proizvodnjo energije. Primitivni organizmi, vključno z najstarejšimi preživelimi bakterijami in bitji, ki živijo v vročih vrelcih in na dnu oceana, se še vedno zanašajo na to; mnogi od teh bodo umrli, če so izpostavljeni kisiku.
Ljudje in druge živali uporabljajo tako aerobno kot anaerobno dihanje. Slednje je pomembno pri kratkih izbruhih mišične aktivnosti, ki poganja gibanje z glikolizo in proizvaja mlečno kislino. Če se ta kislina kopiči, se pojavijo bolečine v mišicah in krči. Nekateri kvasovke v svoj metabolizem vključujejo posebno vrsto anaerobnega dihanja – fermentacijo. Fermentacija prebavi sladkorje in kot stranski produkt daje etilni alkohol in nekaj plinov; to je razlog, da kruh vzhaja, saj biokemični procesi v kvasu spreminjajo kemične reakcije v testu.
Elementarne izmenjave dušika, žvepla in ogljika na zemeljski površini in v ozračju umirja anaerobno dihanje. Na primer, beljakovine in druge biološko esencialne spojine vsebujejo veliko dušika, ki se z bakterijsko anaerobno presnovo sprosti nazaj v ozračje. Ko nekatere bakterije presnavljajo goriva brez kisika, sproščajo tudi plin metan. Čeprav je ta funkcija uporabna v mikrobiologiji in naftni industriji, je presežna proizvodnja metana problem, ker je prav tako toplogredni plin kot ogljikov dioksid, povezan s podnebnimi spremembami.