Celični metabolizem je splošen izraz, ki zajema vse kemične reakcije, ki pretvarjajo energijo ali uporabljajo energijo v celici. Celice ljudi in mnogih drugih večceličnih organizmov uporabljajo proces aerobnega dihanja za pretvorbo hrane v energijo. Rastline in nekateri mikroorganizmi izvajajo proces fotosinteze. Drugi organizmi uporabljajo anaerobno dihanje ali fermentacijo, vrste celične presnove, ki ne potrebujejo kisika.
V celični presnovi se pojavljata dve vrsti kemičnih reakcij, katabolične reakcije in anabolične reakcije. Katabolne reakcije proizvajajo energijo, ki jo celica uporablja, medtem ko anabolične reakcije zahtevajo energijo za ustvarjanje molekul, ki so potrebne za nadaljnje delovanje celice. Celice hranijo energijo v obliki adenozin trifosfata (ATP), ki nastane pri katabolnih reakcijah in se uporablja pri anaboličnih reakcijah.
Aerobno dihanje razgrajuje organske vire ogljika, kot so ogljikovi hidrati, beljakovine in maščobe. Prvič, proces glikolize razgradi molekulo glukoze – sladkorja s šestimi ogljikovimi atomi – na dve molekuli piruvata, dve molekuli reduciranega nikotinamid adenin dinukleotida (NADH) in dve molekuli ATP. Krebov cikel, imenovan tudi cikel citronske kisline (CAC) ali cikel trikarboksilne kisline (TCA), dodatno razgradi piruvat, ki nastane med glikolizo, v ogljikov dioksid in vodo, pri čemer nastaneta še dve molekuli ATP. Mehanizem, imenovan transportna veriga elektronov, prenaša atome vodika iz NADH v kisik. Ta prenos sprosti energijo, ki se uporablja za ustvarjanje 34 dodatnih molekul ATP.
Glikoliza in Krebov cikel potekata pri anaerobnem dihanju na enak način kot pri aerobnem dihanju. V transportni verigi elektronov pa se kot akceptor elektronov namesto kisika uporabljajo anorganske molekule – molekule, ki ne vsebujejo ogljika. Vrsta uporabljene anorganske molekule je odvisna od organizma. Nekateri organizmi na primer uporabljajo spojine, ki vsebujejo žveplo, drugi pa spojine, ki vsebujejo dušik. Anaerobno dihanje proizvede skupaj 36 molekul ATP, v nasprotju z 38 pri aerobnem dihanju.
Fermentacija je druga oblika anaerobne presnove, vendar za razliko od anaerobnega dihanja ne vključuje verige za transport elektronov ali Krebovega cikla. Glikoliza razgradi organske molekule, da ustvari energijo. Ker je glikoliza edina reakcija, ki poteka pri fermentaciji, proizvede le dve molekuli ATP na molekulo glukoze.
Rastline in nekateri mikroorganizmi, ki so vsi razvrščeni kot fotoavtotrofi, pridobivajo energijo iz oblike celične presnove, imenovane fotosinteza, in ne dihanja. Fotoavtotrofi dobijo energijo iz svetlobe in jo pretvorijo v kemično energijo v obliki ATP. Celice nato uporabljajo ATP za pretvorbo ogljikovega dioksida v glukozo in druga hranila, ki jih organizem potrebuje.