線粒體呼吸鏈主要由線粒體呼吸鏈酶組成，線粒體呼吸鏈復合物I (NADH氧化酶)、線粒體呼吸鏈復合物II（琥珀酸脫氫酶）是電子進入線粒體電子傳遞鏈（ETC）的主要元素。

復合物I催化NADH氧化，復合物II催化琥珀酸氧化為延胡索酸。隨后，輔酶Q（Q）形成輔酶（QH2），最終導致終端的電子受體O2減少。
線粒體呼吸鏈復合物III(細胞色素c氧化還原酶)是線粒體氧化磷酸化的必要蛋白質。線粒體呼吸鏈復合物III是線粒體呼吸鏈的守門人和第三活性氧的主要來源。
線粒體呼吸鏈復合物IV（細胞色素c氧化酶）是線粒體電子傳遞鏈的終端電子受體。復合物IV通過細胞色素c的氧化，將O2轉化為水，此過程與線粒體細胞膜ATP合成有關。
線粒體呼吸鏈復合物V與上述四個復合物一起完成氧化磷酸化生成ATP，稱為ATP合成酶，又稱F1F0-ATP酶。