生物氧化和有机物质体外燃烧在化学本质上是相同的，遵循氧化还原反应的一般规律，所耗的氧量，最终产物和释放的能量均相同。是在细胞内进行酶催化的氧化过程，反应条件温和(水溶液中PH约为7和常温)。

在生物氧化的过程中，同时伴随生物还原反应的产生。水是许多生物氧化反应的供氧体，通过加水脱氢作用直接参与了氧化反应。在生物氧化中，碳的氧化和氢化是非同步进行。氧化过程中脱下来的质子和电子，通常由各种载体，如NADH等传递给氧并最终生成水。生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都有特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来。这种逐步反应的模式有利于在温和的条件下释放能量，提高能源利用率。生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。